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2021 年度 実績報告書

バクテリオファージに学ぶ発動分子システムの創成

計画研究

研究領域発動分子科学:エネルギー変換が拓く自律的機能の設計
研究課題/領域番号 18H05421
研究機関東京工業大学

研究代表者

上野 隆史  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)

研究分担者 金丸 周司  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (50376951)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2023-03-31
キーワード生体超分子 / 分子機械 / 高速原子間力顕微鏡
研究実績の概要

生命環境では、様々なタンパク質が特異な集合構造を形成し、自発的に機動する分子機関を構築されている。本研究では、代表者が開発した、T4ファージ由来の全長15nmのタンパク質針を基盤とし、新しい分子機関の合成をめざした。具体的には、分子機関としてのタンパク質針精密設計として、タンパク質針の結晶構造やHSAFMの実験結果と分子動力学計算を元に、分子機関としての機能を精密に制御したタンパク質針を構築し、タンパク質針をユニットとしてタンパク質針を階層的に集積し、アクティブマターとしての新しい機能の発現を目指した。高速AFMの実験結果を数理モデルを用いた解析により理解することによって、理論計算のモデルを構築し新たな集合体形成のメカニズム解明へとつなげることができた。さらに、これらの結果を踏まえ、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計の指針ができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

高速AFMの実験結果を数理モデルを用いた解析により理解することによって、理論計算のモデルを構築することができたため。

今後の研究の推進方策

新たな集合体形成のメカニズム解明から、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計をすすめる。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Design of a gold clustering site in an engineered apo-ferritin cage2022

    • 著者名/発表者名
      Lu Chenlin、Maity Basudev、Peng Xue、Ito Nozomi、Abe Satoshi、Sheng Xiang、Ueno Takafumi、Lu Diannan
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 5 ページ: 39

    • DOI

      10.1038/s42004-022-00651-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled Uptake of an Iridium Complex inside Engineered apo‐Ferritin Nanocages: Study of Structure and Catalysis**2022

    • 著者名/発表者名
      Taher Mohd、Maity Basudev、Nakane Taiki、Abe Satoshi、Ueno Takafumi、Mazumdar Shyamalava
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202116623

    • DOI

      10.1002/anie.202116623

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Importance of the Subunit?Subunit Interface in Ferritin Disassembly: A Molecular Dynamics Study2022

    • 著者名/発表者名
      Li Zhipeng、Maity Basudev、Hishikawa Yuki、Ueno Takafumi、Lu Diannan
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 ページ: 1106~1113

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c02753

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering of protein crystals for use as solid biomaterials2022

    • 著者名/発表者名
      Kojima Mariko、Abe Satoshi、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Biomaterials Science

      巻: 10 ページ: 354~367

    • DOI

      10.1039/D1BM01752G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein Needles Designed to Self‐Assemble through Needle Tip Engineering2022

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Kosuke、Fukuyama Tatsuya、Uchihashi Takayuki、Furuta Tadaomi、Maeda Yusuke T.、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Small

      巻: 18 ページ: 2106401~2106401

    • DOI

      10.1002/smll.202106401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Behavior of Cargo Proteins Regulated by Linker Peptides on a Protein Needle Scaffold2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Que D.、Kikuchi Kosuke、Kojima Mariko、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 ページ: 73~76

    • DOI

      10.1246/cl.210599

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solubility enhancement of poorly water soluble domperidone by complexation with the large ring cyclodextrin2021

    • 著者名/発表者名
      Ismail Abbas、Kerdpol Khanittha、Rungrotmongkol Thanyada、Tananuwong Kanitha、Ueno Takafumi、Ekasit Sanong、Muangsin Nongnuj、Krusong Kuakarun
    • 雑誌名

      International Journal of Pharmaceutics

      巻: 606 ページ: 120909~120909

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2021.120909

    • 査読あり
  • [学会発表] Functionalization of amyloid beta peptide into ferritin cage and observation of the cage disassembly.2022

    • 著者名/発表者名
      Basudev Maity, Shiori Kameyama, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Analysis of Dynamic Behavior of Aromatic Interactions using Protein Cages2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hishikawa, Asuka Asanuma, Basudev Maity, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Dynamics structural analysis of miniprotein by in-cell crystal engineering2022

    • 著者名/発表者名
      Mariko Kojima, Yuki Hishikawa, Satoshi Abe, Tadaomi Furuta, Duy Phuoc Tran, Akio Kitao, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] 無細胞タンパク質結晶エンジニアリングによる構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      田中 潤子, 安部 聡, 金丸 周司, 上野 隆史
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] In-cell crystal engineering for the development of solid biomaterials2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Abe, Mariko Kojima, Junko Tanaka, Yuto Nakasuji, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Structural investigation of a semi-clathrate hydrate formation using porous ferritin crystals2022

    • 著者名/発表者名
      Jiaxin Tian, Basudev Maity, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] Design of the heteroepitaxial vertical assembly of asymmetric protein needles2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kikuchi, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [学会発表] タンパク質ケージ内芳香族クラスターによる蛍光分子特性制御2021

    • 著者名/発表者名
      菱川湧輝, MAITYBASUDEV, 吉沢道人, 森本 正和, 安部聡, 上野隆史
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 迅速タンパク質結晶化とサブミクロン結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      安部 聡, 田中潤子, 上野隆史
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 無細胞タンパク質合成を利用した結晶化とサブミクロン結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      安部聡, 上野隆史
    • 学会等名
      70th Symposium on Macromolecules
  • [学会発表] Effect of Alanine substitution at the 2-fold symmetric interface of the ferritin cage2021

    • 著者名/発表者名
      Jiaxin Tian, Basudev Maity, Satoshi Abe, Kenji Yasuda, Takeshi Murata, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      70th Symposium on Macromolecules
  • [学会発表] βヘリックスタンパク質分子針の末端設計による二次元集合制御2021

    • 著者名/発表者名
      菊池 幸祐, 福山達也, 古田 忠臣, 内橋 貴之, 前多裕介, 上野 隆史
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] タンパク質分子針の末端構造設計による二次元集合パターン制御2021

    • 著者名/発表者名
      菊池 幸祐, 福山達也, 古田 忠臣, 前多裕介, 内橋 貴之, 上野 隆史
    • 学会等名
      第1回発動分子科学研究会
  • [学会発表] 細胞内タンパク質結晶を利用した天然変性タンパク質の構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      小島摩利子, 安部聡, 上野隆史
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] DESIGN OF IN-CELL PROTEIN CRYSTALS FOR DEVELOPMENT OF BIO-SOLID MATERIALS2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      22nd American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-22)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] タンパク質ケージ結晶を用いた芳香族クラスターの動的挙動解析2021

    • 著者名/発表者名
      菱川湧輝, 野谷大樹, MAITYBASUDEV, 長門石 曉, 津本浩平, 安部聡, 上野隆史
    • 学会等名
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [学会発表] タンパク質分子針の末端設計による二次元集合パターン制御2021

    • 著者名/発表者名
      菊池幸祐, 福山達也, 古田忠臣, 前多裕介, 内橋貴之, 上野隆史
    • 学会等名
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [学会発表] The role of helix modification in building hybrid ferritin cages2021

    • 著者名/発表者名
      Jiaxin Tian, Kenji Yasuda, Basudev Maity, Satoshi Abe, Takeshi Murata, Takafumi Ueno
    • 学会等名
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [図書] Cell-Inspired Materials and Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      H. Tabe and T. Ueno
    • 総ページ数
      257
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2022-12-28  

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