昆虫による分子ナノカーボンの直接官能基化に関わる新規タンパク質の探索と機能解明

昆虫对分子纳米碳直接功能化所涉及的新型蛋白质的搜索和功能阐明

• 批准号: 22K14782
• 负责人: 宇佐見 享嗣
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14782/
• 关键词: 分子ナノカーボン; 昆虫; 生物変換; 生体触媒; タンパク質

ナノメートルサイズの単一多環芳香族炭化水素である分子ナノカーボンは、最も活発な研究領域の一つであり、官能基を付与することで新たな物性や機能が見出されている。しかし、位置選択的に直接官能基を付与できる分子ナノカーボンは限定的なため、依然として反応開発が強く求められている。最近申請者は、代表的な分子ナノカーボンであるカーボンナノリング ([6]CPP) が昆虫であるハスモンヨトウ幼虫により位置選択的に直接酸化されることを発見した。そこで本研究では、 [6]CPP の酸化反応に関わる遺伝子を RNA-seq により探索・同定し、同遺伝子にコードされるタンパク質の機能を明らかにすることを目的とした。まず、ハスモンヨトウ幼虫の[6]CPPに対する摂食阻害活性を評価し、摂食阻害を示さない最大濃度を見出した。続いて、見出した最大濃度の人工飼料を用いた生物変換を実施し、代謝物から有機溶媒により抽出・精製することで[6]CPP 誘導体の生産効率を算出した。また、生物変換に用いたハスモンヨトウ幼虫の中腸からRNAを抽出し、RNA-seqを実施し、[6]CPPを与えていない個体と比較して特定の遺伝子群が発現量増加したことを確認した。確認した遺伝子群の中でも、異物代謝への関与が示唆される遺伝子を標的にしたノックダウン個体をRNAi法により作出した。作出した個体を用いた生物変換を実施することで [6]CPP誘導体の生産量減少を確認した。

分子纳米碳是具有纳米尺寸的单个多环芳族烃，是最活跃的研究区域之一，通过分配功能组发现了新的物理特性和功能。但是，由于可以直接赋予区域选择性官能团的分子纳米碳纤维受到限制，因此对反应的发展仍然有很大的需求。最近，申请人发现碳纳米（[6] CPP）是一种代表性的分子纳米碳，直接被昆虫，hasmono-sea幼虫氧化。因此，在这项研究中，目的是使用RNA-Seq搜索和鉴定CPP氧化反应的基因，并阐明由同一基因编码的蛋白质的功能。首先，评估了幼虫幼虫对[6] CPP的抑制活性，并发现未发现抑制性喂养的最大浓度。随后，使用最高浓度的人工饮食进行生物转化，并通过使用有机溶剂提取和纯化代谢物来计算[6] CPP衍生物的生产效率。此外，从用于生物转化的幼虫的中肠中提取RNA，并进行RNA-Seq以确认与未给出的个体相比，特定基因的表达水平增加了[6] CPP。在已确认的基因组中，RNAi方法产生了靶向基因的敲低个体。 [6]我们证实，使用生产的个体进行生物转化，可以减少CPP衍生物的生产量。

项目成果

生物変換による酸素原子含有ナノベルトの合成

生物转化合成含氧原子纳米带

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawamura Genki;Kokaji Toshiya;Kawata Kentaro;Sekine Yuka;Suzuki Yutaka;Soga Tomoyoshi;Ueda Yoshibumi;Endo Mizuki;Kuroda Shinya;Ozawa Takeaki;Genki Kawamura;Genki Kawamura;河野英也・宇佐見享嗣・周戸大季・天池一真・八木亜樹子・伊丹健一郎
• 通讯作者: 河野英也・宇佐見享嗣・周戸大季・天池一真・八木亜樹子・伊丹健一郎