| 研究概要 |
本研究課題は、『ATPとの結合形成/ADPへの加水分解に連動して開/閉運動する筒状タンパク質集合体「シャペロン」の改変体が、ある条件下で一次元に自己集合し、数ミクロン以上の長いチューブ状構造体を与える』という申請者らのごく最近の発見をもとにしている。申請者らがデザインしたシャペロン改変体は、光異性化可能なスピロピランユニットを筒の両端にそれぞれ24個有している。位置特異的に導入されたこれら多数のスピロピランユニットが金属イオンを介して相互作用することにより、シャペロンの一次元の連結、すなわちシャペロンナノチューブの生成を達成している。修飾位置のチューニングなどにより、二次元や三次元の明確な集積体を創出することも可能であると考えられる。
本研究では、(1)ATPによるシャペロンの開閉運動、(2)連結を担うフォトクロミックユニットの光異性化がもたらす構造的摂動を引き金に、集積構造の次元性を創発的に相互変換させる仕組みを開拓する。また、バイオ系のメンバーと協調しながら、薬物や遺伝子などの知的なデリバリーの実現を念頭においた集積体の機能開拓を行い、刺激応答性を有するナノバイオマテリアル科学の新機軸を樹立する。
前年度までの研究で、ナノチューブの形成にはスピロピラン/メロシアニンでの修飾が必須であり、2価の金属イオンの添加が効果的であることが明らかになった.本年は、新たなシャペロン改変体がATPに応答して解離する事について報告する.
シャペロンはATPに応答してその樽状構造の開閉を行う事から、生成したシャペロンナノチューブのATPに対する応答性の検討を行ったところ、ある濃度以上のATPの添加によってナノチューブが解離することを見いだした.ナノチューブの解離はADPの添加によっても誘起されたが,類似の構造を持つITPでは起こらなかった.この事実は,シャペロンがATPやADPに応答して機械的構造変化を行うが,ITPには応答しないという事実と対応している.すなわち,ATPやADPによるナノチューブの解離が,それを構成しているシャペロンに誘起される機械的構造変化に起因していると結論される.
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