光により可逆的に重合・脱重合するペプチドからなる人工細胞骨格の創製

创建由肽组成的人造细胞骨架，可以通过光进行可逆聚合和解聚

基本信息

批准号：
21K19008
负责人：
松浦和則
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞内には、微小管・アクチンフィラメントといったタンパク質繊維状集合体からなる「細胞骨格」が存在しており、それらの伸長・収縮、繊維間での相互作用、細胞膜や細胞内分子との相互作用により、細胞の形態変化・遊走・分裂・オルガネラ配置などを動的に制御している。このような細胞骨格の動的制御を模倣して、重合・脱重合を可逆的に動的制御できる分子集合体からなる「人工細胞骨格」を創製すれば、超分子化学・ナノマテリアル化学といった学術分野の方向性を大きく転換できると期待される。これまで、外部刺激によるペプチドの繊維状分子集合体の動的制御を試みた研究がいくつか報告されているが、それらは不可逆的な重合制御や、わずかな構造変化を誘起しているにすぎないものであり、可逆的に重合・脱重合を制御したペプチド繊維集合体からなる人工細胞骨格の創製は全く報告されていない。本研究では、ペプチドナノファイバーの重合・脱重合を光制御する方法論を開拓し、リポソームや細胞の変形・運動を動的制御する人工細胞骨格を創製することに挑戦する。今年度までに、スピロピラン(SP)を修飾したβ-シート形成ペプチドを合成し、SPのメロシアニン(MC)への光異性化により、ペプチドナノファイバー形成・解離（重合・脱重合）を光により動的制御することに成功した。また、この光により重合・脱重合する人工細胞骨格システムをジャイアントリポソーム内に導入し、リポソームの劇的な変形を誘起することに成功した。

细胞内部存在着由微管、肌动蛋白丝等蛋白质纤维状聚集体组成的“细胞骨架”，它们的伸长和收缩、纤维之间的相互作用、以及与细胞膜和细胞内分子的相互作用，动态地控制着细胞形态的变化，迁移、分裂、细胞器排列等通过模仿细胞骨架的这种动态控制，创造出由能以可逆方式动态控制聚合和解聚的分子聚集体组成的“人工细胞骨架”，就有可能创造出由能动态控制聚合和解聚的分子组装体组成的“人工细胞骨架”。预计这将显着改变该场的方向。迄今为止，已有几项研究尝试利用外部刺激动态控制肽纤维分子组装体，但这些仅诱导了不可逆的聚合控制或轻微的结构变化，目前还没有关于创建由肽纤维组成的人工细胞骨架的报道。通过可逆控制的聚合和解聚进行组装。在这项研究中，我们将开发一种光学控制肽纳米纤维聚合和解聚的方法，并迎接创建动态控制脂质体和细胞变形和运动的人工细胞骨架的挑战。到本财年，我们合成了螺吡喃（SP）修饰的β-折叠肽，通过将SP光异构化为部花青（MC），可以成功地通过光激活肽纳米纤维的形成和解离（聚合/解聚）。在控制他们还将人工细胞骨架系统引入巨型脂质体中，利用这种光进行聚合和解聚，并成功诱导脂质体发生剧烈变形。