グラム陰性細菌の膜タンパク質挿入機構を模倣した人工細胞の創出

创建模拟革兰氏阴性细菌膜蛋白插入机制的人造细胞

• 批准号: 21J12786
• 负责人: 野場 考策
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12786/
• 关键词: リポソーム; ボトムアップ合成生物学; 人工細菌; 微生物工学

当該の研究課題の達成のために、リポソーム膜の内葉及び外葉にそれぞれ異なるタンパク質を配向した細菌サイズのリポソーム創出を行った。目的達成のため、過去に報告されているリポソーム作成方法である、Oil in water emulsion法とExtruder法の組み合わせに着目した。これによりリポソーム膜内葉にベンジルグアニン基を修飾した脂質及びSNAP-GFPを、外葉にビオチン基を修飾した修飾脂質及びStreptavidin-Alexafluore 647を配向させた。得られたリポソームの粒子径分布を動的光散乱法による粒子径の評価により作成されたリポソームのサイズは直径1 μmであったため、細菌サイズのリポソームが作成できていることを確認した。また、フローサイトメトリーを用いてAlexafluore 647とSNAP-GFP両者の蛍光を評価したところ、膜内外で異なるタンパク質組成を持つ細菌サイズのリポソーム構築に成功したと考えられる。作成したリポソームがユニラメラであることが細菌の機能再現においても重要であるため、クライオ電子顕微鏡およびα-hemolysinを用いたラメラリティ評価を行ったところ、90%を超えるリポソームがユニラメラであることが明らかとなった。この結果は過去のリポソーム作成方法として知られるExtruder法と比較しても非常に高く、本手法で作成したリポソームは細菌の膜機能やその構造を高度に再現できることが示唆された。本研究内容はACS synthetic biologyにてAcceptされており、細菌における膜タンパク質分泌、シグナル伝達、膜分裂に関連する機能再現に資すると考えられる。

为了实现这一研究主题，我们创建了细菌大小的脂质体，其脂质体膜的内叶和外叶具有不同的蛋白质。为了实现目标，我们专注于先前报道的创建脂质体的方法的组合：水乳液中的油和挤出机方法。这样可以将脂质基团定向，然后将脂质膜的内部传单和SNAP-GFP定向，并用生物素基和链霉亲素 - 脂肪素 - 脂肪素647改良的脂质到外部小叶。通过动态光散射评估所获得的脂质体的粒度分布，脂质体的尺寸为1μm，并确认能够产生细菌大小的脂质体。此外，当使用流式细胞仪评估Alexafluore 647和SNAP-GFP的荧光时，据信，膜内外的细菌大小脂质体的结构成功。由于产生的脂质体是单层，因此对于再现细菌的功能功能很重要，因此使用冷冻电子显微镜和α-蛋白酶进行了层状性评估，并且发现超过90％的脂质体是Unilamellamelamelars。与先前的脂质体产生方法相比，该结果非常高，并表明使用这种方法创建的脂质体可以高度再现细菌的膜功能和结构。这项研究已被ACS合成生物学接受，被认为有助于繁殖与细菌中与膜蛋白分泌，信号传导和膜有丝分裂有关的功能。

项目成果

A simple method for the creation of a bacteria-sized unilamellar liposome with different proteins localized to the respective sides of the membrane

一种创建细菌大小的单层脂质体的简单方法，该脂质体具有位于膜两侧的不同蛋白质

• 发表时间: 2023
• 期刊: ACS synthetic biology
• 影响因子: 4.7
• 作者: Kosaku Noba;Shogo Yoshimoto;Yoshikazu Tanaka;Takeshi Yokoyama;Tomoaki Matsuura;and Katsutoshi Hori
• 通讯作者: and Katsutoshi Hori