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2017 年度 実績報告書

細胞内結晶化反応を利用した精密多層蛋白質材料の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16H04177
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 古田 忠臣  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10431834)
森 肇  京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (80201812)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード多角体 / 細胞内結晶化 / タンパク質結晶
研究実績の概要

近年、これまでの欠点を克服する蛋白質集合体として、蛋白質結晶が注目されている。蛋白質結晶は蛋白質が規則正しく配列した固体状態の蛋白質集合体であり、結晶内部には溶媒チャネルと呼ばれるナノ細孔が形成され、その細孔特性はゼオライトやメソポーラスシリカに匹敵する。また、結晶化により、溶液中の蛋白質や、ランダム会合した状態に比べ、蛋白質の安定性が飛躍的に向上することが知られている。しかしながら、これまで用いてきた蛋白質結晶は、全て単離・精製した蛋白質を結晶化し、架橋化処理を施すことによってはじめてリサイクルや非水溶液中の使用に耐えることができる。また、大量に入手できる安定な蛋白質結晶は限られており、リゾチームを含む数種類の蛋白質の利用にとどまっている。従って、これまでにない新概念の確立が急務となっている。この課題を克服する解決策の一つとして、細胞内蛋白質結晶化反応が挙げられる。昆虫ウイルスが昆虫細胞に感染する際、ウイルスと同時に、結晶性蛋白質である「多角体」が産生され、結晶化の際にウイルス粒子を包埋し、その保護の機能を担うことが知られている。この多角体結晶を機能材料として用いることができれば、結晶化に関わる煩雑な操作が不要となるばかりではなく、遺伝子工学的手法によって、蛋白質をはじめとする様々な分子を内包した機能化蛋白質結晶の作成が可能となる。そこで、本研究では、多角体の細胞内結晶化による多層化機能蛋白質結晶の作成を目指し、(1)細胞内多角体結晶化メカニズムの解明から、(2)精密多層構造を有する多角体結晶を作成した。

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

目標としていた(1)細胞内多角体結晶化メカニズムの解明から、(2)精密多層構造を有する多角体結晶を作成できたため。

今後の研究の推進方策

精密多層構造を有する多角体結晶の合成を利用した異種酵素の精密集積を達成する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Supramolecular protein cages constructed from a crystalline protein matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Negishi Hashiru、Abe Satoshi、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Niwase Kento、Boudes Marion、Coulibaly Fass?li、Mori Hajime、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 1988~1991

    • DOI

      10.1039/C7CC08689J

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Engineering of protein assemblies within cells2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Tien K、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Structural Biology

      巻: 51 ページ: 1~8

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2017.12.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of in cell protein crystals containing organometallic complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Abe Satoshi、Atsumi Kohei、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Mori Hajime、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 ページ: 2986~2989

    • DOI

      10.1039/C7CP06651A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial bio-nanomachines based on protein needles derived from bacteriophage T42017

    • 著者名/発表者名
      Inaba Hiroshi、Ueno Takafumi
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 10 ページ: 641~658

    • DOI

      10.1007/s12551-017-0336-9

    • 査読あり
  • [備考] 上野研究室

    • URL

      http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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