電子伝達性蛋白質-DNAハイブリッド分子の自己組織化による超分子構造の構築

电子传递蛋白-DNA杂化分子自组装构建超分子结构

• 批准号: 11875003
• 负责人: 長棟 輝行
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875003/
• 关键词: 電子伝達蛋白質分子; 光応答性蛋白質分子; シトクロムb562; GFP; 融合蛋白質; シトクロムb562-DNA複合体; 電子伝達タンパク質; 蛋白質-DNAハイブリッド分子; 自己組織化; 金属ポルフィリン置換体

本研究では、電子伝達性蛋白質分子、光応答性蛋白質分子を材料として、2次元的、3次元的格子構造や環状構造などの超分子構造を自己組織的にかつ配向性を制御して構築する汎用的技術の開発を目的とする。この技術の開発により様々な機能性蛋白質分子を要素とする構造制御されたバルク機能性材料創製研究分野の展開につながることが期待される。具体的には、大腸菌由来の電子伝達性蛋白質であるシトクロムb562、蛍光蛋白質GFPやその変異体などの蛋白質を対象として、これらの蛋白質に部位特異的に1本鎖DNAを化学的に修飾し、2本鎖DNAの相補的な結合性を利用して分子配向性を制御しつつ、これらの1本鎖DNA修飾蛋白質をその酸化還元電位の順に積層化し、その電気的、光学的材料特性を評価することを目的とした。本年度は、昨年度に作製した種々の金属ポルフィリン-DNA複合体と1本鎖DNA修飾アポシトクロムb562を再構成することによりZnポルフィリン置換シトクロムb562-DNA複合体、Mgポルフィリン置換シトクロムb562-DNA複合体など種々の酸化還元電位を有するシトクロムb562-DNA複合体を作製した。次いで、金電極あるいはITOなどの半導体電極上に1本鎖DNAを化学的に修飾し、これと相補的な1本鎖DNAで修飾したシトクロムb562-DNA複合体を自己組織的に結合させ、分子配向を制御しつつシトクロムb562-DNA複合体の積層膜の作製を行った。また、シトクロムb562と蛍光蛋白質GFPの融合蛋白質を遺伝子工学的に作製した。この融合蛋白質のGFP由来の蛍光の寿命は、GFP単独の場合の蛍光寿命と比較して約1/4となり、GFPから鉄ポルフィリンへの分子内光エネルギー移動あるいは電子移動が起こっている可能性が示唆された。

在本研究中，我们将以电子传递蛋白分子和光响应蛋白分子为材料，以自组织方式、可控取向地构建二维和三维晶格结构、环状结构等超分子结构。开发通用技术。该技术的发展预计将带动以各种功能蛋白分子为元素创建结构控制的块状功能材料的研究领域的发展。具体来说，我们以细胞色素 B562、源自大肠杆菌的电子传递蛋白、荧光蛋白 GFP 及其突变体等蛋白质为目标，并以针对这些蛋白质的位点特异性方式对单链 DNA 进行化学修饰。利用双链DNA的互补结合特性来控制分子取向，将这些单链DNA修饰的蛋白质按照其氧化还原电位的顺序堆叠起来，并评估其电学和光学材料特性。今年，我们将通过对去年制备的各种金属卟啉-DNA复合物和单链DNA修饰的脱辅基细胞色素b562进行复配，生产Zn卟啉取代的细胞色素b562-DNA复合物、Mg-卟啉取代的细胞色素b562-DNA复合物等。我们创建了具有不同氧化还原电位的细胞色素 b562-DNA 复合物。接下来，将单链DNA在金电极或ITO等半导体电极上进行化学修饰，将互补单链DNA修饰的细胞色素b562-DNA复合物以自组织方式与其结合，形成分子我们在控制方向的同时制备了细胞色素 b562-DNA 复合物的层压膜。此外，我们利用基因工程创建了细胞色素b562和荧光蛋白GFP的融合蛋白。该融合蛋白中源自 GFP 的荧光寿命大约是单独 GFP 的荧光寿命的 1/4，表明可能发生了从 GFP 到铁卟啉的分子内光能转移或电子转移。