| 研究課題/領域番号 |
17KK0104
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
新井 亮一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (50344023)
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| 研究期間 (年度) |
2018 – 2021
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| キーワード | タンパク質ナノブロック / 人工タンパク質デザイン / タンパク質複合体 / タンパク質工学 / タンパク質結晶化 / ナノマテリアル / 機能性超分子 / 計算科学 |
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| 研究実績の概要 |
以前の科研費基課題では、独自の4本ヘリックスバンドル二量体人工蛋白質WA20を応用した蛋白質ナノブロック戦略の高度化として、温度変化による蛋白質ナノブロックの逐次的自己組織化によって超分子複合体構造を構築する研究を進めてきた。その成果を基に本課題の国際共同研究では、計算科学も取り入れて研究を発展させ、人工蛋白質複合体を規則的に集積させた結晶性ナノ材料を開発することを目的とした。
そこで、2019年度前期に半年間渡米し、University of Washington, Institute for Protein DesignのBaker研究室で、計算機及び実験設備やサポートが充実した世界最高レベルの研究環境を活かして、人工蛋白質設計による超分子結晶ナノ材料開発に関する国際共同研究を実施した。蛋白質デザインプログラムRosettaを利用して、2次元シート状結晶性ナノ材料を構成する対称性を考慮して、多量体形成αヘリックス蛋白質を連結する人工蛋白質を設計した。計算結果から、相互作用面の形状やスコア等、様々な条件により人工蛋白質を絞り込み、人工設計蛋白質配列を選抜した。これらの人工遺伝子を合成し、大腸菌により発現し、精製後、電子顕微鏡観察により、ナノスケールの構造を調べた。いくつかの試料では蛋白質複合体の集合とみられる凝集体が観察されたが、当初設計したような対称性の2次元シート状構造は見られなかった。そこで、これらの結果を踏まえて、引き続き、人工蛋白質の設計改良等を試みた。
また、2020年度の夏季にも、再度約2か月間渡米し、同研究室に滞在して共同研究を加速することを計画していたが、新型コロナウイルスの感染拡大の影響により移動の制限や海外出張等の自粛要請により断念せざるを得なかった。代わりに、適宜情報交換等をしながら、日本国内の研究室で計算及び実験ができるように必要な研究環境の整備を行って、研究を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2020年度は、新型コロナウイルス感染拡大の影響で、約２か月間に渡ってキャンパスへの入構や学生の登校が原則禁止されるなどにより、実際に研究の進捗にも様々な影響が生じた。また、2020年度の夏季（7月～9月）に当初計画していた海外共同研究先（米国）への渡航は、海外出張の自粛の要請もあり、やむを得ず断念した。しかし、メールやオンラインツール等により、随時、連絡を取ることは可能であり、また蛋白質設計用Linuxコンピューターやクロマトグラフィーシステム、遠心機等の導入により、日本国内の研究代表者の研究室での研究環境は以前よりも向上しているので、今後、挽回を期して研究を進めていきたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度の夏季に当初計画していた海外共同研究先（米国）への再渡航について、2021年度に実施する計画を考えていたが、昨今の新型コロナウイルス感染の再拡大の影響により、今年度も断念せざるを得ない状況になりつつあると思われる。ただ、メールやオンラインツール等により、随時、共同研究についての相談は可能であるとともに、またLinuxコンピューターやクロマトグラフィーシステム、遠心機等の導入により、日本国内の研究代表者の研究室での研究環境は以前よりも向上しているので、引き続き国内で研究を進めて成果を上げるように努めたい。なお、今後、もし新型コロナウイルス感染の再拡大等の深刻な影響により、研究期間の再延長が認められれば、2022年度の海外渡航について再度検討し、再び現地での共同研究を実施することにより研究を推進したいと考えている。
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