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2015 年度 実績報告書

ナノゲルシャペロンへの標的タンパク質結合動力学解析および制御

研究課題

研究課題/領域番号 15J04705
研究機関九州大学

研究代表者

仲本 正彦  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
キーワードナノゲル粒子 / 人工シャペロン / タンパク質結合性高分子
研究実績の概要

本研究では、安価な原料から作製される高分子ナノゲル粒子を用い、従来材料よりも高度に機能するタンパク質リフォールディング材料の開発を目指している。
初年度は以下の通りに研究を実地した。
1)疎水性官能基、負電荷官能基、正電荷官能基を様々な比率で導入したナノゲル粒子のライブラリーを作製し、粒子径および表面電荷を測定した。
2)モデルタンパク質であるリゾチームに対するナノゲル粒子のリフォールディング活性を評価することで、ナノゲル粒子のリフォールディング活性発現のために必要となる設計指針を明らかにした。
3)水晶発振子マイクロバランス法(QCM)を用いて変性およびネイティブリゾチームの結合性を解析することでナノゲル粒子のタンパク質結合性をリフォールディング活性に相関づけた。
結果として、最適化された官能基組成を有するナノゲル粒子が、タンパク質の凝集体を可溶化し、活性状態へのリフォールディングを促進することを見いだした。さらにQCMを用いた解析により、変性タンパク質に対して強く結合し、活性状態のタンパク質に対して比較的弱く結合することが、変性タンパク質の凝集体を効果的にリフォールディングするために要求されることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

初年度は様々な機能性官能基を様々な組成で有するナノゲル粒子ライブラリーを作製し、タンパク質の凝集阻害能および、タンパク質リフォールディング補助能のスクリーニングを行った。スクリーニング過程において、研究計画当初は予期していなかった凝集体形成後のタンパク質の可溶化およびリフォールディングを補助するナノゲル粒子が見いだされた。また、本ナノゲル粒子は性タンパク質に対して強く結合し、活性状態のタンパク質に対して比較的弱く結合することが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

研究計画および初年度に得られた結果に基づき以下の課題に取り組む。
1)ナノゲル粒子の凝集体形成後のタンパク質の可溶化およびリフォールディング活性を一般化するために、種々のタンパク質凝集体に対する汎用性を評価する。
2)ナノゲル粒子の粒子径や高分子密度などがリフォールディング活性に与える影響を明らかにし、リフォールディングメカニズムの更なる詳細を明らかにする。
3)添加剤あるいは温度変化などによるナノゲル粒子の構造変化がリフォールディング活性に与える影響を調べる。

備考

本研究成果は九州大学プレスリリースにて発表された。
また、ケムステーションにて申請者のインタビュー記事が掲載された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Design of Synthetic Polymer Nanoparticles That Facilitate Resolubilization and Refolding of Aggregated Positively Charged Lysozyme2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Nakamoto, Tadashi Nonaka, Kenneth J. Shea, Yoshiko Miura, Yu Hoshino
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 138 ページ: 4282-4285

    • DOI

      10.1021/jacs.5b12600

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 高分子ナノゲル粒子のタンパク質結合性設計に基づく凝集タンパク質のリフォールディング促進2016

    • 著者名/発表者名
      仲本正彦、星野友、三浦佳子
    • 学会等名
      第 26 回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-07-28 – 2016-07-29
  • [学会発表] 多官能性ナノゲル粒子のpKaがリン酸エステル加水分解活性に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      仲本正彦、星野友、三浦佳子
    • 学会等名
      第81回化学工学年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-15
  • [学会発表] Depelopment of Mult-Functional Nanogel Particles as Hydrolysis Catalyst2015

    • 著者名/発表者名
      仲本正彦、星野友、三浦佳子
    • 学会等名
      Polymers in Medicine and Biology
    • 発表場所
      Hilton Sonoma Wine Country Santa Rosa, California USA
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-17
    • 国際学会
  • [学会発表] ATP加水分解能を有する多官能性ナノゲル粒子の開発2015

    • 著者名/発表者名
      仲本正彦、星野友、三浦佳子
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [備考] 凝集タンパク質の可溶化・活性化する合成ゲル粒子の開発に成功!

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/10

  • [備考] タンパク質の構造を巻き戻す「プラスチックシャペロン」

    • URL

      http://www.chem-station.com/blog/2016/04/ptl.html

URL: 

公開日: 2016-12-27  

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