2020 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion |
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| Project/Area Number |
18H05421
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上野 隆史 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金丸 周司 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (50376951)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子機械 / 生体超分子 / 分子機械 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では、巨大生体超分子の部品からなる蛋白質が集合化した分子針を基盤とし、発動分子の系統的な機能解析システムの構築から、ナノ-マイクロサイズ領域のハイブリッド発動分子・生体発動分子の合理的設計指針を確立することが目的である。発動分子としてのタンパク質針精密設計は基盤となる分子針の結晶構造や高速AFMの実験結果を元に、異種蛋白質の融合を用い各種機能が制御された生体発動分子の合理的設計指針を確立した。前年おこなった細胞膜貫通の詳細な検討をもとに、高速AFMの実験結果を数理モデルを用いた解析により理解することによって、新たな集合体形成のメカニズム解明へとつなげることができた。さらに、これらの結果を踏まえ、針機能の精密合理設計への集積機構の解明をすすめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
バクテリオファージT4には、分子針として知られるタンパク質があり、感染プロセス初期の膜貫通反応に使用される。このタンパク質針のエンジニアリングによって構築された「人工タンパク質針」の膜貫通反応メカニズムを、高速原子間力顕微鏡（HS-AFM）による単一分子の観察によって見いだされた格子パターンやワイヤー構造形成のメカニズムを数理シミュレーションにより解明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1-1) ハイブリッド発動分子機能の1分子計測をもとに針機能の精密合理設計へのフィードバックをすすめる。
(1-2) ハイブリッド発動分子の機能評価：外来タンパク質を融合した各種分子針を作成し、各種測定による動態追跡を行う。
(1-3)巨大生体発動分子としてのシース部位の１分子計測：T4のシース部位は幾つかの蛋白質が集合し収縮を実現している。この挙動を理論・物理学的観点から解明する。
(1-4)ハイブリッド発動分子のT４への融合：T４の生合成プロセスを利用し、発動分子化した分子針の再融合をおこなう。
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