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2023 年度 実績報告書

人工細胞バイオフィルムのボトムアップ構築

公募研究

研究領域生物を陵駕する無細胞分子システムのボトムアップ構築学
研究課題/領域番号 22H05414
研究機関長浜バイオ大学

研究代表者

石川 聖人  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (70750602)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
キーワードナノファイバータンパク質 / 人工細胞 / リポソーム / バイオフィルム / ナノボディ
研究実績の概要

申請時の計画に従い、細菌性ナノファイバータンパク質AtaAの両末端にSNAPタグを融合したタンパク質を設計し、大腸菌質内で発現させて精製した。ベンジルグアニン(BG)基で修飾された脂質を含むリポソームをこれと反応させた。BG基脂質を有するリポソーム(BGリポソーム)への効率的な修飾が確認されたものの、BG基脂質を含まないリポソームもわずかに修飾されてしまうという、反応特異性についての課題を残した。
申請時には計画していなかった構想ではあるが、抗Akt3ナノボディとAkt3のN末端部をSNAPタグに融合した組換えタンパク質を構築し、BGリポソームをこれらで特異性高く修飾することに成功した。これらを混ぜると抗原抗体反応によりリポソーム同士が結合する。SNAPタグ融合の抗Akt3ナノボディとSNAPタグ融合のAkt3は大腸菌で発現させると封入体を形成してしまうが、リフォールディングによりSNAPタグと抗体抗原反応の両活性を回復させる条件を見出した。SNAPタグ融合の抗Akt3ナノボディとSNAPタグ融合のAkt3を、それぞれ用いて修飾したBGリポソームどうしを混ぜあわせ、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、天然バイオフィルムのような大きな構造体を形成していることが確認できた。役立つ機能を有する人工細胞を高密度に集合化させ、高効率化させる基盤となると期待している。また、同学術変革領域に参画する研究者らとの共同研究を開始することができ、自然拡散によるリポソーム同士の集合だけでなく、光ピンセットによる集合体デザインの実現可能性が示唆された。集合させたリポソームに協奏的な化学反応をさせることを計画していたが、研究期間中に十分な検討はすることができなかった。ただし、領域参画研究者とは反応系についての議論をし、考えを深化できたので継続して取組む予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Electrochemical Monitoring of Metabolic Activity of Methane/Methanol Conversing Methylococcus Capsulatus (Bath) Cells Based on Extracellular Electron Transfer2024

    • 著者名/発表者名
      SUGIMOTO Kugako、HORI Katsutoshi、ISHIKAWA Masahito、ITO Hidehiro、KAMACHI Toshiaki、TANAKA Kenya、CHEN Yan-Yu、NAKANISHI Shuji
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 92 ページ: 022007~022007

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.23-68120

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細菌細胞を付着・集合させる遺伝子を読んで・壊して・利用して2023

    • 著者名/発表者名
      石川聖人
    • 学会等名
      第7回分子サイバネティクス・第51回分子ロボティクス定例研究会(オンライン)
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetic modification in a noncompetent gram-negative bacterium Acinetobacter sp. Tol 5 for electroporation-based transformation and genome editing2023

    • 著者名/発表者名
      Masahito Ishikawa, Katsutoshi Hori
    • 学会等名
      ASBA 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 合成生物学利用に向けた形質転換効率の低い細菌の遺伝子工学的改変2023

    • 著者名/発表者名
      石川聖人、堀克敏
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会
  • [学会発表] 琵琶湖を望む大学で小さな研究室を立ち上げた2023

    • 著者名/発表者名
      石川聖人
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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