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ヘムタンパク質をバイオモチーフとする巨大超分子ポリマーの形成評価と機能化

公募研究

研究領域分子ナノシステムの創発化学
研究課題/領域番号 21111513
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

林 高史  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20222226)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2010年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2009年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードヘムタンパク質 / 補欠分子 / 超分子ポリマー / ナノサイズ / 自己組織化
研究概要

これまで、我々のグループでは、超分子タンパク質ポリマーのユニット(モノマー)としてチトクロムb562を用いて、1次元、2次元構造のクラスターの構築を実施してきた。本年度は別のタンパク質として、酸素貯蔵を役割とするミオグロビンに焦点をあて、ミオグロビンの集合体形成を試みた。まず、ミオグロビンの表面に位置するAla125をシステイン(Cys)に変換した変異体A125Cを調製し、そのシステインの残基末端のチオールに、ヘムを共有結合でつなげた。得られたヘム修飾ミオグロビンにおいて、天然のヘムを酸変性させることにより、ヘムが表面に結合したアポタンパク質を調製し、表面のヘムが他のミオグロビンのヘムポケットに結合したミオグロビンのポリマーを得た。このポリマー形成は、サイズ排除クロマトグラフィーで明らかにし、さらにはAFM(原子間力顕微鏡)で、直鎖状のポリマーが形成されていることを観測した。次にこのミオグロビンポリマーの酸素親和性を測定したところ、天然のミオグロビンと遜色ないことが明らかとなり、ポリマー化が本来のミオグロビンの機能に影響を及ぼさないことを確認した。次に過酸化水素をポリマー溶液に滴下したところ、ラジカルの発生を介し、ポリマー同士が共有結合で結ばれた(ラジカルカップリンを生じた)クロスリンクポリマーの構築を行った。得られた巨大クラスターは、STEMによって、スポンジ状の集合体を形成していることを見出した。このミオグロビンの超分子ポリマーは、今後、様々なバイオナノマテリアルに応用可能と期待される。

報告書

(1件)
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Supramolecular hemoprotein-gold nanoparticle conjugates2010

    • 著者名/発表者名
      Akira Onoda, et al.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 46 ページ: 9107-9109

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly of One- and Two-Dimensional Hemoprotein Systems by Polymerization through Heme-Heme Pocket Interactions2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi, et al.
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie, Int.Ed.

      巻: 48 ページ: 1271-1274

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Preparation and Characterization of Supramolecular Hemoprotein Polymers Through Heme-Heme Pocket Interaction2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayashi, et al.
    • 学会等名
      5th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • 発表場所
      Santa Ana Pueblo (New Mexico, USA)
    • 年月日
      2010-07-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Handbook of Porphyrin Science, Vol.52010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayashi
    • 出版者
      World Scientific Co.Ltd.
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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