ヘムタンパク質から構成されるユニークな超分子集合体構築法の開拓とその機能評価

一种由血红素蛋白组成的独特超分子组装体的构建方法及其功能评价的开发

基本信息

批准号：
09J00734
负责人：
大洞光司
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

タンパク質の人工的な集積化により得られる巨大集合体は電子移動媒体、効率的な光捕集系、高触媒活性膜や薬物輸送などの新規バイオマテリアルとしての可能性を有している。しかしながら、タンパク質集積法についての報告例は未だ少ない。以前に、我々は潜在的に機能を有するヘムタンパク質を基盤として、ヘムとタンパク質マトリクス間の特異的な相互作用で連なるヘムタンパク質の自己集積化を達成している。次なる展開として、複数種のタンパク質から構成される組織体を構築し、個々のタンパク質の機能の相乗効果による新しい性質の発現や高次の構造制御をめざしている。本年度は、二種のタンパク質から構成される超分子集合体について、原子間力顕微鏡による直接観察を試みた。この集合体は、酸素貯蔵ヘムタンパク質ミオグロビンの二量体とビオチン結合タンパク質ストレプトアビジンが、ビオチン修飾ヘムを介して一次元状に連なった構造体である。正電荷の表面を持つ基板にこの集合体を固定化し、溶液中で測定を行い、数百nmに達する繊維状組織体の観察を達成した。さらに乾燥状態では、より高分解能での評価が可能となり、二種のタンパク質が交互に並んでいることが明らかとなった。また合成化学的にヘムタンパク質二量体の構成要素を再設計し、同様の集積化法で集合体の構造制御を試みた。結果として、ヘムタンパク質を連結するリンカーの分子設計により構造制御が可能であることが示唆され、二次元、三次元のタンパク質集合体構築に関する一つの指針を示すことができた。

通过人工整合的蛋白质获得的大量聚集体具有新型生物材料，例如电子转移介质，有效的光收集系统，高催化活性活性的膜和药物运输。但是，报告的蛋白质积累方法的报告仍然很少。以前，我们基于潜在的功能性血红素蛋白实现了血红素蛋白的自我整合，并在血红素和蛋白质基质之间具有特定的相互作用。作为下一个发展，我们正在建立由多种蛋白质组成的组织，旨在开发新的特性并通过单个蛋白质功能的协同作用来控制结构。今年，我们试图直接观察使用原子力显微镜由两种类型的蛋白质组成的超分子组件。该组件是一种结构，其中氧储存的血红素蛋白肌红蛋白的二聚体和生物素结合蛋白链霉亲和蛋白通过生物素修饰的血红素在一维连接中连接。将该组件固定在带正电荷表面的底物上，并在溶液中测量以观察到达到几百nm的纤维组织。此外，在干燥状态下，可以以更高分辨率的评估进行评估，并且揭示了两种不同的蛋白质交替排列。此外，将血红素二聚体的成分重新设计合成，并尝试使用类似的积分方法来控制组合的结构。结果，建议通过连接血红素蛋白的连接器的分子设计来实现结构控制，从而为构建二维和三维蛋白质组件的构建提供了指南。