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2022 年度 研究成果報告書

オルガネラ選択性をもつタンパク質分子ヒーターの開発

研究課題

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研究課題/領域番号 20K21172
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

水谷 泰久  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (60270469)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード分子ヒーター
研究成果の概要

本研究では、ヘムのもつ高速の無輻射緩和を利用して高効率の分子ヒーターとして働くタンパク質(タンパク質ヒーター)を開発した。高度好熱菌由来のヘムタンパク質シトクロムc552がもつ高い熱安定性と高速の無輻射緩和を示すヘムの光熱変換を利用した。ラマン分光法を用いた温度計測の結果、シトクロムc552はタンパク質周辺温度を最大で5.1 K加熱することがわかった。今回観測したヘムタンパク質による温度上昇は、温度感受性タンパク質を駆動し、生体操作を行うのに十分であることが示された。また、タンパク質ヒーターシグナル配列を付加することによってオルガネラを特定して細胞内を局在加熱できる可能性が示された。

自由記述の分野

生物物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

タンパク質ヒーターは細胞操作における研究ツールとして高い将来性を持っている。ヘムタンパク質を用いたタンパク質ヒーターは、遺伝子として細胞中へ導入され、外部からの分子導入を必要としない。したがって、細胞内の分子だけで生合成可能なタンパク質ヒーターは細胞の熱操作技術として高い有用性を持つ。また、神経細胞の操作技術として光を用いたイオン濃度の操作技術が注目されている。タンパク質ヒーターはこれに対して、光を用いた細胞内の熱操作技術を創出するこのように、タンパク質ヒーターの創成は細胞操作の全く新しい手段を提供し、生細胞を舞台とした化学の理解と応用に広く寄与するであろう。

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公開日: 2024-01-30  

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