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。

细胞内部有一个“细胞骨架”，该骨骼由蛋白质纤维组件（例如微管和肌动蛋白丝）组成，并通过扩展和相互作用，动态控制细胞形态的变化，迁移，分裂，细胞器和其他结构，以及纤维之间的相互作用，以及与细胞膜和内细胞纤维细胞的相互作用。通过模仿对细胞骨架的动态控制并创建一个“人造细胞骨架”，该分子组件可以动态控制聚合和去聚合，预计学术领域的方向，例如超分子化学和纳米材料化学的方向将发生很大变化。迄今为止，据报道，已经尝试通过外部刺激来动态调节肽的纤维分子组装，但是这些研究仅具有不可逆的聚合控制和轻微的结构变化，并且没有据报道会产生人造细胞骨架，这些细胞骨架由肽组件组成，这些肽组件由由可逆性控制的聚合和推翻化。在这项研究中，我们将开发一种控制肽纳米纤维的聚合和解聚化的方法，并挑战人工细胞骨架的创建，该细胞骨架会动态调节脂质体和细胞的变形和运动。到今年，我们已经合成了用螺旋蛋白酶（SP）修饰的β-折叠形成的肽，并通过光线通过将SP的SP将SP分散到蛋白酶（MC）的光异构体中，成功控制了肽纳米纤维的形成和解离（聚合和解聚）。此外，将这种光聚合和解聚的人工细胞骨架系统引入了巨大的三体植物中，并能够诱导脂质体的显着变形。