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2021 Fiscal Year Annual Research Report

バクテリオファージに学ぶ発動分子システムの創成

Planned Research

Project AreaMolecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number 18H05421
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

上野 隆史  東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (70332179)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金丸 周司  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (50376951)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Keywords生体超分子 / 分子機械 / 高速原子間力顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

生命環境では、様々なタンパク質が特異な集合構造を形成し、自発的に機動する分子機関を構築されている。本研究では、代表者が開発した、T4ファージ由来の全長15nmのタンパク質針を基盤とし、新しい分子機関の合成をめざした。具体的には、分子機関としてのタンパク質針精密設計として、タンパク質針の結晶構造やHSAFMの実験結果と分子動力学計算を元に、分子機関としての機能を精密に制御したタンパク質針を構築し、タンパク質針をユニットとしてタンパク質針を階層的に集積し、アクティブマターとしての新しい機能の発現を目指した。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、理論計算のモデルを構築し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、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計の指針ができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

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、理論計算のモデルを構築することができたため。

Strategy for Future Research Activity

新たな集合体形成のメカニズム解明から、タンパク質針の集団運動の制御に向けた精密分子設計をすすめる。

  • Research Products

    (26 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Design of a gold clustering site in an engineered apo-ferritin cage2022

    • Author(s)
      Lu Chenlin、Maity Basudev、Peng Xue、Ito Nozomi、Abe Satoshi、Sheng Xiang、Ueno Takafumi、Lu Diannan
    • Journal Title

      Communications Chemistry

      Volume: 5 Pages: 39

    • DOI

      10.1038/s42004-022-00651-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Controlled Uptake of an Iridium Complex inside Engineered apo‐Ferritin Nanocages: Study of Structure and Catalysis**2022

    • Author(s)
      Taher Mohd、Maity Basudev、Nakane Taiki、Abe Satoshi、Ueno Takafumi、Mazumdar Shyamalava
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 61 Pages: e202116623

    • DOI

      10.1002/anie.202116623

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Importance of the Subunit?Subunit Interface in Ferritin Disassembly: A Molecular Dynamics Study2022

    • Author(s)
      Li Zhipeng、Maity Basudev、Hishikawa Yuki、Ueno Takafumi、Lu Diannan
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 38 Pages: 1106~1113

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c02753

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Engineering of protein crystals for use as solid biomaterials2022

    • Author(s)
      Kojima Mariko、Abe Satoshi、Ueno Takafumi
    • Journal Title

      Biomaterials Science

      Volume: 10 Pages: 354~367

    • DOI

      10.1039/D1BM01752G

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein Needles Designed to Self‐Assemble through Needle Tip Engineering2022

    • Author(s)
      Kikuchi Kosuke、Fukuyama Tatsuya、Uchihashi Takayuki、Furuta Tadaomi、Maeda Yusuke T.、Ueno Takafumi
    • Journal Title

      Small

      Volume: 18 Pages: 2106401~2106401

    • DOI

      10.1002/smll.202106401

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Behavior of Cargo Proteins Regulated by Linker Peptides on a Protein Needle Scaffold2022

    • Author(s)
      Nguyen Que D.、Kikuchi Kosuke、Kojima Mariko、Ueno Takafumi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 51 Pages: 73~76

    • DOI

      10.1246/cl.210599

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solubility enhancement of poorly water soluble domperidone by complexation with the large ring cyclodextrin2021

    • Author(s)
      Ismail Abbas、Kerdpol Khanittha、Rungrotmongkol Thanyada、Tananuwong Kanitha、Ueno Takafumi、Ekasit Sanong、Muangsin Nongnuj、Krusong Kuakarun
    • Journal Title

      International Journal of Pharmaceutics

      Volume: 606 Pages: 120909~120909

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2021.120909

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Functionalization of amyloid beta peptide into ferritin cage and observation of the cage disassembly.2022

    • Author(s)
      Basudev Maity, Shiori Kameyama, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] Analysis of Dynamic Behavior of Aromatic Interactions using Protein Cages2022

    • Author(s)
      Yuki Hishikawa, Asuka Asanuma, Basudev Maity, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] Dynamics structural analysis of miniprotein by in-cell crystal engineering2022

    • Author(s)
      Mariko Kojima, Yuki Hishikawa, Satoshi Abe, Tadaomi Furuta, Duy Phuoc Tran, Akio Kitao, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] 無細胞タンパク質結晶エンジニアリングによる構造解析2022

    • Author(s)
      田中 潤子, 安部 聡, 金丸 周司, 上野 隆史
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] In-cell crystal engineering for the development of solid biomaterials2022

    • Author(s)
      Satoshi Abe, Mariko Kojima, Junko Tanaka, Yuto Nakasuji, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] Structural investigation of a semi-clathrate hydrate formation using porous ferritin crystals2022

    • Author(s)
      Jiaxin Tian, Basudev Maity, Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] Design of the heteroepitaxial vertical assembly of asymmetric protein needles2022

    • Author(s)
      Kosuke Kikuchi, Takafumi Ueno
    • Organizer
      102nd CSJ Annual Meeting
  • [Presentation] タンパク質ケージ内芳香族クラスターによる蛍光分子特性制御2021

    • Author(s)
      菱川湧輝, MAITYBASUDEV, 吉沢道人, 森本 正和, 安部聡, 上野隆史
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 迅速タンパク質結晶化とサブミクロン結晶構造解析2021

    • Author(s)
      安部 聡, 田中潤子, 上野隆史
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] 無細胞タンパク質合成を利用した結晶化とサブミクロン結晶構造解析2021

    • Author(s)
      安部聡, 上野隆史
    • Organizer
      70th Symposium on Macromolecules
  • [Presentation] Effect of Alanine substitution at the 2-fold symmetric interface of the ferritin cage2021

    • Author(s)
      Jiaxin Tian, Basudev Maity, Satoshi Abe, Kenji Yasuda, Takeshi Murata, Takafumi Ueno
    • Organizer
      70th Symposium on Macromolecules
  • [Presentation] βヘリックスタンパク質分子針の末端設計による二次元集合制御2021

    • Author(s)
      菊池 幸祐, 福山達也, 古田 忠臣, 内橋 貴之, 前多裕介, 上野 隆史
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] タンパク質分子針の末端構造設計による二次元集合パターン制御2021

    • Author(s)
      菊池 幸祐, 福山達也, 古田 忠臣, 前多裕介, 内橋 貴之, 上野 隆史
    • Organizer
      第1回発動分子科学研究会
  • [Presentation] 細胞内タンパク質結晶を利用した天然変性タンパク質の構造解析2021

    • Author(s)
      小島摩利子, 安部聡, 上野隆史
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] DESIGN OF IN-CELL PROTEIN CRYSTALS FOR DEVELOPMENT OF BIO-SOLID MATERIALS2021

    • Author(s)
      Satoshi Abe, Takafumi Ueno
    • Organizer
      22nd American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-22)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] タンパク質ケージ結晶を用いた芳香族クラスターの動的挙動解析2021

    • Author(s)
      菱川湧輝, 野谷大樹, MAITYBASUDEV, 長門石 曉, 津本浩平, 安部聡, 上野隆史
    • Organizer
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [Presentation] タンパク質分子針の末端設計による二次元集合パターン制御2021

    • Author(s)
      菊池幸祐, 福山達也, 古田忠臣, 前多裕介, 内橋貴之, 上野隆史
    • Organizer
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [Presentation] The role of helix modification in building hybrid ferritin cages2021

    • Author(s)
      Jiaxin Tian, Kenji Yasuda, Basudev Maity, Satoshi Abe, Takeshi Murata, Takafumi Ueno
    • Organizer
      The 70th SPSJ Annual Meeting
  • [Book] Cell-Inspired Materials and Engineering2021

    • Author(s)
      H. Tabe and T. Ueno
    • Total Pages
      257
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2022-12-28  

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