自己組織化蛋白質ナノチューブの開発と金属結合の制御

自组装蛋白质纳米管的开发和金属结合的控制

• 批准号: 08F08770
• 负责人: 三原 久和
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08770/
• 关键词: リング蛋白; TRAP; バイオミネラリゼーション; 金属; バイオナノ; ナノテクノロジ

Yu博士の目的は自己組織化蛋白質ナノチューブを用いて、伝導ナノワイヤーを作ることである。ナノワイヤーは将来のナノテクノロジーの非常に重要な基盤技術である。本技術は、より小さいマイクロチップの相互接続、量子コンピュータの部品としての応用が考えられる。本年度、以下のような研究成果を得た。TRAP蛋白質の自己組織化により作成したナノチューブの中に金属バイオミネラリゼーションを行った。TRAP蛋白質はリング状蛋白質でナノチューブ形成できることを見出している。チューブの中の空洞を銀でミネラル化できればナノワイヤーとして応用できる。そのためにYu博士がリング状蛋白質の中の空洞の周りのアミノ酸をグルタミン酸に置換した。グルタミン酸はマイナス電気を帯びて銀のバイオミネラリゼーションができると期待される。バイオミネラリゼーションにより、蛋白質の空洞に銀ナノドットの作製に成功し、これを電子顕微鏡で観測した。今後、ナノワイヤーを造るために同じ反応を他の蛋白質ナノチューブに適用する予定である。Yu博士は、金属のみならずフラーレンまで研究を広げる。フラーレンは新物質でn型半導体として非常に有望である。フラーレンをナノワイヤー上に並べれば太陽電池としての応用を開拓することができる。Yu博士は、TRAP蛋白質自己組織化ナノチューブを骨格分子として用いてフラーレンを以下の2方法によりアレンジした。1.フラーレンを蛋白質の外側につける方法:NHS-EDCという活性化剤により修飾フラーレンと蛋白質とを反応させる。2.フラーレンを蛋白質の内側につける方法:修飾フラーレンをリング状蛋白質の空洞の中のシステインとマレイミドで結合させる。現在二つのフラーレン導入法の確認と最適化を行っている。

余博士的目标是利用自组装蛋白质纳米管制造导电纳米线。纳米线是未来纳米技术非常重要的基础技术。该技术可用于互连较小的微芯片并作为量子计算机的组件。今年，我们取得了以下研究成果。金属生物矿化是在 TRAP 蛋白自组装产生的纳米管中进行的。我们发现TRAP蛋白是一种可以形成纳米管的环状蛋白。如果管内的空腔可以用银矿化，它就可以用作纳米线。为此，于博士用谷氨酸取代了环状蛋白质中空腔周围的氨基酸。谷氨酸预计带负电荷并使银生物矿化。通过生物矿化，他们成功地在蛋白质空腔中创建了银纳米点，并使用电子显微镜对其进行了观察。未来，他们计划将相同的反应应用于其他蛋白质纳米管来制造纳米线。余博士的研究范围不仅限于金属，还包括富勒烯。富勒烯是一种作为 n 型半导体具有广阔前景的新材料。如果将富勒烯排列在纳米线上，它们可以用作太阳能电池。余博士以TRAP蛋白自组装纳米管为骨架分子，通过以下两种方法排列富勒烯。 1. 将富勒烯附着在蛋白质外部的方法：使用称为 NHS-EDC 的活化剂使修饰的富勒烯与蛋白质反应。 2.将富勒烯附着在蛋白质内部的方法：使用马来酰亚胺将修饰的富勒烯与环状蛋白质的空腔中的半胱氨酸键合。我们目前正在确认和优化两种富勒烯引入方法。