細胞内の自発的超分子構築を駆動する分子針の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
• 研究課題/領域番号: 15H00805
• 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)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: タンパク質工学 / ファージ / 超分子化学

研究実績の概要

近年、外来タンパク質を細胞内へ輸送するための様々な分子システムが研究されている。高分子への内包、シグナルペプチドの修飾、エレクトロポレーション等による従来の細胞内蛋白質輸送は、その輸送効率の低さと不均一性、細胞毒性、蛋白質変成等の問題から、単一分子で機能する蛋白質の輸送に限られていた。本手法では、分子針が六量体から形成されている特徴を活かし、分子針当たり6個の蛋白質の輸送により、単量体の高い細胞内局所濃度の維持が可能となる。本研究では、バクテリオファージT4の有する大腸菌外膜透過タンパク質を基盤とする人工細胞膜貫通タンパク質針 (Protein Needle, PN)の輸送タンパク質としての利用に着目した。これまでsfGFPとPNを遺伝子工学的に融合させた複合体を用いて、細胞内へのGFP輸送に成功している。本研究では、PNにより細胞内へ導入した外来タンパク質の機能を発現させる新たな系の構築を目的とした。そこで特異的な遺伝子配列を認識し、その組み換え反応を触媒する酵素Cre recombinase　(Cre)を外来タンパク質としてPNに融合した。PNとCreを結ぶリンカー部位に細胞内在性の加水分解酵素であるFurinにより切断されるフラグメントを導入し、効率的なCreのPNからの解離と機能発現を実証した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of gold sub-nanocluster nucleation within a crystalline protein cage (2017)
  • 著者名/発表者名: B. Maity, S. Abe, and T. Ueno
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 8 ページ: 14820-14825
  • DOI: 10.1038/ncomms14820
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Engineering of Self-Assembled Porous Protein Materials in Living Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, H. Tabe, H. Ijiri, K. Yamashita, K. Hirata, K. Atsumi, T. Shimoi, M. Akai, H. Mori, S. Kitagawa and T. Ueno
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 11 ページ: 2410-2419
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b06099
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Bioinorganic Materials At the Interface of Coordination and Biosupramolecular Chemistry (2017)
  • 著者名/発表者名: B. Maity, and T. Ueno
  • 雑誌名: Chem. Rec 巻: 17 ページ: 383-398
  • DOI: 10.1002/tcr.201600122
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Design of Protein Asemblies in Development of Biohybrid Materials (2017)
  • 著者名/発表者名: T Ueno
  • 学会等名: Research Innovation Symposium in Life Science and Technology
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2017-03-09 – 2017-03-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] IN VIVO FUNCTIONS OF ORGANOMETALLOPROTEINS (2017)
  • 著者名/発表者名: T Ueno
  • 学会等名: 5th Symposium on Advanced Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Kolkata
  • 年月日: 2017-01-08 – 2017-01-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In Vivo and In Vitro Bioinorganic Functions Designed within Ferritin Cage” (2016)
  • 著者名/発表者名: T Ueno
  • 学会等名: 8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
  • 発表場所: Auckland
  • 年月日: 2016-12-06 – 2016-12-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multi-bioinorganic Functions Designed within Protein Cage (2016)
  • 著者名/発表者名: T Ueno
  • 学会等名: Japan-Korea-Taiwan Bioinorganic Chemistry Symposium 2016
  • 発表場所: Okazaki
  • 年月日: 2016-09-30 – 2016-09-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biosupramolecular materials designed by protein assemblies (2016)
  • 著者名/発表者名: T Ueno
  • 学会等名: 2016 International Symposium on Polymer and Related Materials
  • 発表場所: Harbin
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] フロンティア生物無機化学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安部 聡、上野隆史
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: 三共出版
• [備考] タンパク質カゴの中で踊る金原子を観る
  • URL: http://educ.titech.ac.jp/bio/news/2017_03/053641.html
• [備考] タンパク質用いて細胞内分子フィルターを開発
  • URL: http://educ.titech.ac.jp/bio/news/2017_02/053432.html
• [備考] Ueno Laboratory
  • URL: http://www.ueno.bio.titech.ac.jp/
• [産業財産権] 複合ポリペプチド単量体、細胞浸透機能を有する当該単量体の会合体、及び、当該会合体を有効成分とする免疫賦活剤 (2016)
  • 発明者名: 上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
  • 権利者名: 上野隆史、吉川健吾、真野恵、片山和彦、三木元博、戸高 玲子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-207417
  • 出願年月日: 2016-10-23
• [産業財産権] 改変ポリヘドリンタンパク質及びその使用 (2016)
  • 発明者名: 上野隆史、安部聡、笠松誠
  • 権利者名: 上野隆史、安部聡、笠松誠
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-171201
  • 出願年月日: 2016-09-01
• [産業財産権] ヘモシアニン会合体を用いた包摂体の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
  • 権利者名: 田中 良和、松野 明日香、北村 朗、上野 隆史、安部 聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-110309
  • 出願年月日: 2016-06-01