Protein design and engineering toward the creation of external stimuli-responsive bionanomachines

用于创建外部刺激响应生物纳米机器的蛋白质设计和工程

基本信息

批准号：
19H02832
负责人：
鈴木雄太
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、必要な時、必要な機能を自発的に発動する「バイオナノロボット」の作製を将来的な目標とし、そのパーツとなる機能性を有したタンパク質集合体「バイオナノマシン」の創成を目的としている。また、バイオナノロボットの構築を目指した際に必要となる新規コネクターの作製(自在に複数のものを接続するためのコネクター)も平行し推進する。別々の機能を有するバイオナノマシンの接続を可能とすることで、さらなる高機能化を目指した研究へと展開する。具体的に、以下の3項目の研究を推進している。目的①複数の外部刺激に応答する機能性ワイヤーおよび二次元マテリアルの作製:昨年度行なった初期検討をもとに、本年度は実際に電子顕微鏡・原子間力顕微鏡を用いることで、集合体形成の確認を行なった。集合体の形成を確認することは成功したが、想定していた集合体よりかなり小さな構造体に留まっていたため、更なるタンパク質パーツの改良を行いより高次な集合体形成を目指し研究を推進した。目的②筋肉を模倣したタンパク質集合体形成:昨年度に作製した機能となるタンパク質を搭載した形成パーツを改良し、構造体構築を引き続き検討したが顕著な改善は見られなかった。そのため並行し推進していた目的③にて作製を開始した新たな集合体形成手法であるヘテロ二量体コネクターを本目的にも取り入れるべく検討を開始した。目的③ヘテロ二量体コネクターの作製とその使用(目的1と2の融合):昨年度より作製を開始したタンパク質パーツの遺伝子作製・大腸菌による発現系の確立・タンパク質精製の確立を継続し行なった。作製したタンパク質パーツを混ぜ合わせることで、初期段階ではあるが、想定していたタンパク質集合体の形成を確認することに成功した。本成果を基盤とすることで目的①・②の実現にもより早く繋がることが考えられるため、次年度以降は本目的を中心に研究を推進する予定としている。

这项研究的目标是创造一种“生物纳米机器”，一种具有功能的蛋白质组装体，将作为其部件，未来的目标是创造一种“生物纳米机器人”，可以在需要时自发激活必要的功能。据说此外，我们还将促进构建生物纳米机器人所需的新型连接器（用于自由连接多个物体的连接器）的生产。通过使具有不同功能的生物纳米机器连接成为可能，我们将开展旨在进一步增强功能的研究。具体来说，我们正在推进以下三项研究。目标1：制造对多种外部刺激作出反应的功能线和二维材料：基于去年进行的初步研究，今年我们将使用电子显微镜和原子力显微镜实际确认聚集体的形成。它。虽然我们成功地确认了聚集体的形成，但结构仍然比预期小得多，因此我们继续研究，旨在进一步改进蛋白质部分并形成更高阶的聚集体。目标2：形成模仿肌肉的蛋白质聚集体：我们改进了去年创建的功能性蛋白质负载部件，并继续检查结构构建，但没有看到显着的改进。因此，我们开始考虑采用一种新的组装形成方法，即异二聚体连接器，我们已经开始为目的3创建该方法，并为此目的并行推广。目标3：异二聚体连接器的生产及其用途（目标1和2的融合）：我们继续去年开始的蛋白质部分的生产，通过创建基因、建立使用大肠杆菌的表达系统以及建立蛋白质纯化。通过将制造的蛋白质部分混合在一起，他们成功地确认了预期蛋白质聚集体的形成，尽管它仍处于早期阶段。相信在此成果的基础上能够更快地实现目标1和2，因此我们计划从明年开始推进围绕这一目标的研究。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

機能性バイオマテリアルの創生を目指したタンパク質デザイン工学

蛋白质设计工程旨在创造功能性生物材料

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zou Yajuan;Ito Shinji;Yoshino Fumi;Suzuki Yuta;Zhao Li;Komatsu Naoki;鈴木雄太;鈴木雄太;鈴木雄太;Yuta Suzuki;Yuta Suzuki;鈴木雄太
通讯作者：
鈴木雄太

バイオナノロボット創生を目指したタンパク質デザイン工学

旨在创造生物纳米机器人的蛋白质设计工程

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
化学と工業
影响因子：
0
作者：
Zou Yajuan;Ito Shinji;Yoshino Fumi;Suzuki Yuta;Zhao Li;Komatsu Naoki;鈴木雄太
通讯作者：
鈴木雄太

Protein Design and Engineering Toward the Functional Biomaterials

功能性生物材料的蛋白质设计与工程

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zou Yajuan;Ito Shinji;Yoshino Fumi;Suzuki Yuta;Zhao Li;Komatsu Naoki;鈴木雄太;鈴木雄太;鈴木雄太;Yuta Suzuki
通讯作者：
Yuta Suzuki

Chemical Design of 2D Protein Self-Assembly

二维蛋白质自组装的化学设计

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zou Yajuan;Ito Shinji;Yoshino Fumi;Suzuki Yuta;Zhao Li;Komatsu Naoki;鈴木雄太;鈴木雄太;鈴木雄太;Yuta Suzuki;Yuta Suzuki
通讯作者：
Yuta Suzuki

タンパク質デザインによる機能性２Dバイオマテリアルの創生および今後の展開

通过蛋白质设计创建和未来开发功能性二维生物材料