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2018 年度 実績報告書

膜タンパク質を搭載したエンベロープ型人工ウイルスの創製と細胞機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H02089
研究機関鳥取大学

研究代表者

松浦 和則  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60283389)

研究分担者 佐々木 善浩  京都大学, 工学研究科, 准教授 (90314541)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード人工ウイルスキャプシド / エンベロープ / 自己集合 / 膜タンパク質
研究実績の概要

30年度は、以下の項目に関する研究成果を得た。
1) 静電相互作用によるエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの創製
キャプシドの外側に配向するC末端側にGluを付与したbeta-annulus-EEペプチドの自己集合により、アニオン性の表面電荷を有する粒径60-80 nm程度の人工ウイルスキャプシドを構築した。これをカチオン性脂質(DOTAP)と両性イオン脂質(DOPC)で覆うことにより、静電相互作用を介したエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの創製を検討した。電荷比1:1となるようにbeta-annulus-EEとDOTAP/DOPCを複合化したところ、粒径100 nm程度の球状集合体がDLS測定とTEM観察において確認された。混合脂質を被覆した人工ウイルスキャプシドのζ電位は、脂質で被覆していないものよりも正側に大きくシフトしたことから、複合化に成功したことが示唆された。さらに、興味深いことに、エンベロープ型人工ウイルスキャプシドの安定性の臨界会合濃度は0.25 uMであり、beta-annulus-EEペプチド単体の100倍低い濃度においても安定な構造体を形成していることを見出した。
2) エンベロープ型ウイルスキャプシドモデル細胞膜への膜タンパク質の装備
エンベロープ型人工ウイルスキャプシドへの膜タンパク質装備のため、まず、シリカやリン酸カルシウムをはじめとする単純化した微粒子をコアとし、この微粒子に脂質二分子膜を被覆したハイブリッドを作製した。このハイブリッドに対し、無細胞タンパク質発現系により膜タンパク質を直接その微粒子に組み込む手法を開発した。モデル膜タンパク質としては、インフルエンザ抗原であるヘマグルチニン、心筋細胞に多く発現し、細胞間の物質輸送チャネルとして働くコネキシン43を用い、その組み込み効率の定量を行うとともに、その最適化を行った。

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

当初の目的通り、静電相互作用ならびにHis-tag/Ni-NTA相互作用を利用して、エンベロープ型人工ウイルスキャプシドを構築することに成功し、臨界会合濃度がペプチド単体の場合よりも低濃度となることを見出したため、概ね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

エンベロープ型人工ウイルスキャプシドへの膜タンパク質の複合化を検討する。脂質二分子膜を有するエンベロープ型人工ウイルス キャプシドに導入する膜タンパク質として、膜型抗体やヘマグルチニンなどの膜受容体、Connexin-43やKcsAなどのチャネルタンパク質、カドヘリンなどの細胞接着タンパク質を用いる。これらのタンパク質に対応するT7プロモーター配列を有するcDNAを設計・購入し、PCRで増幅後、 エンベロープ型人工ウイルスキャプシドの存在下、再構築型の無細胞タンパク質合成系であるPURE systemにより発現させることで、エンベロープへの膜タンパク質の組込みを行う。さらに、キャプシド内部にDNAやmicroRNAを内包したエンベロープ型人工ウイルスの構築も行い、TEM観察や蛍光相関分光(FCS)法による内包の確認を行う。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Peptide Nanomaterials Designed from Natural Supramolecular Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Inaba and Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 19 ページ: 843~858

    • DOI

      10.1002/tcr.201800149

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthetic Approaches to Construct Viral capsid-like Spherical Nanomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 8944-8959

    • DOI

      10.1039/C8CC03844A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高分子科学最近の進歩「ペプチドの自己集合による超分子マテリアル」2018

    • 著者名/発表者名
      松浦和則
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 67 ページ: 461-464

  • [雑誌論文] Proteoliposome Engineering with Cell-Free Membrane Protein Synthesis: Control of Membrane Protein Sorting into Liposomes by Chaperoning Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuru Ando, Shun Shikura, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 5 ページ: 1800524

    • DOI

      10.1002/advs.201800524

    • 査読あり
  • [学会発表] Surface-decorated Artificial Viral Capsids Self-assembled from Viral b-Annulus Peptides2019

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Matsuura
    • 学会等名
      Physical Virology, Gordon Research Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 緑色蛍光タンパク質を表面提示した人工ウイルスキャプシドの創製2019

    • 著者名/発表者名
      下村和輝、稲葉 央、岩﨑 崇、松浦和則
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 静電相互作用を利用したエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの構築2019

    • 著者名/発表者名
      古川寛人、稲葉 央、松浦和則
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] His16修飾した人工ウイル スキャプシドの細胞内導入2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤祐希、岩崎崇、藤田聖矢、稲葉央、松浦和則
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] リボヌクレアーゼS修飾人工ウイルスキャプシドの創製2018

    • 著者名/発表者名
      松浦和則、太田純平、稲葉 央
    • 学会等名
      第28回バイオ・高分子シンポジウム
  • [学会発表] Artificial Viral Capsid decorated with Enzymes by Peptide Self-assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Matsuura, Junpei Ota, Hiroshi Inaba
    • 学会等名
      The 17th Akabori Conference (German-Japanese Symposium on Peptide Science)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞透過性ペプチド修飾人工ウイルスキャプシドの細胞内導入2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤祐希、岩崎 崇、稲葉 央、松浦和則
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 細胞透過性ペプチドを有する人工ウイルスキャプシドの細胞内導入2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤祐希、岩崎 崇、稲葉 央、松浦和則
    • 学会等名
      第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] ペプチドを設計して超分子材料を創る2018

    • 著者名/発表者名
      松浦和則
    • 学会等名
      2018年度中国四国地区高分子講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 静電相互作用を介したエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの構築2018

    • 著者名/発表者名
      古川寛人、稲葉央、松浦和則
    • 学会等名
      日本化学会中国四国支部大会
  • [学会発表] His-tagとNi-NTAの相互作用によるエンベロープ型人工ウイルスキャプシドの創製2018

    • 著者名/発表者名
      長町萌香、稲葉央、松浦和則
    • 学会等名
      日本化学会中国四国支部大会
  • [学会発表] Dressed-up Artificial Viral Capsids self-assembled from Viral beta-Annulus Peptides2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Matsuura
    • 学会等名
      10th International Peptide Symposium (10th IPS)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノ微粒子ー脂質膜ハイブリッドの設計とバイオ機能2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木善浩・名倉百華・井上文仁・氏平勇樹・澤田晋一・向井貞篤・秋吉一成
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 機能性微粒子を基盤とする膜タンパク質ハイブリッドの設計と機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      氏平勇樹・安藤満・佐々木善浩・秋吉一成
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] ナノ粒子による脂質膜の構造制御とバイオ機能2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木善浩・名倉百華・井上文仁・氏平勇樹・澤田晋一・向井貞篤・秋吉一成
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] ナノ粒子操作による膜モルフォジェネシスの制御と機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      井上 文仁, 佐々木 善浩, 澤田 晋一, 秋吉 一成
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [図書] CSJカレントレビュー第30号『生命機能に関わる分子の最新化学―生命分子を真似る,飾る,超える』2018

    • 著者名/発表者名
      日本化学会編 (Part II, 8章を松浦が執筆担当)
    • 総ページ数
      188
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      978-4-7598-1390-6

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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