集合力トポロジー制御を基軸としたシンプルなタンパク質集合構造設計

基于装配力拓扑控制的简单蛋白质装配结构设计

基本信息

批准号：
22KJ1304
负责人：
菊池幸祐
金额：
$ 0.83万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1304/
关键词：
タンパク質集合体 HS-AFM タンパク質分子針動的挙動一分子観察セルロースナノ結晶構造色超分子化学

タンパク質集合体 HS-AFM タンパク質分子針動的挙動一分子観察セルロースナノ結晶構造色超分子化学

项目摘要

本研究ではタンパク質分子針PNの異方性に着目し、両端が非対称な分子針を設計した。サイズ排除クロマトグラフィーや質量分析、動的光散乱法の各種同定により設計タンパク質の合成を確認し、高速原子間力顕微鏡観察を用いた二次元集合パターンの観察をおこなった。さらに画像解析をおこない、タンパク質どうしの相対位置を定量解析した。その結果、マイカ基板上特異的な四量体ユニットの形成を確認し、分子針頭部と尾部での直交的な相互作用を介してネットワーク状に集合パターンが広がる様子を確認した。これにより、タンパク質のトポロジーを考慮したシンプルな設計による集合体設計が実現可能であることを示した。さらに、年度後半には英国ケンブリッジ大学への三カ月間の留学を実施し、セルロースナノ結晶とタンパク質の複合化による構造色材料設計を新たにおこなった。限られた留学期間のなかではまずセルロースナノ結晶単体でのフィルム作成技術や物性測定について習得した。次にタンパク質との複合化を試し、構造色や機械特性への影響を調べた。帰国後も国際共同研究として実験を継続しており、より多様なタンパク質の内包に向けて実験系の確立を推進した。さらに、国内の異分野研究者との共同研究も複数立ち上げ、これまで考えてこられなかったタンパク質の応用方法の提唱に向けて確実な進捗を生み出した。

在这项研究中，我们专注于蛋白质分子针PN的各向异性，并设计了具有不对称末端的分子针。通过各种鉴定（例如尺寸排除色谱，质谱法和动态光散射方法）证实了设计蛋白的合成，并使用高速原子力显微镜观察到二维集合模式。进行进一步的图像分析以定量分析蛋白质的相对位置。结果，确认了特定于云母底物的四聚体单元的形成，并且组装图案的形成通过分子针头和尾部之间的正交相互作用以网络状的方式扩散。这表明可以使用简单的设计来考虑蛋白质拓扑结构。此外，在今年下半年，他在英国剑桥大学在国外学习了三个月，并通过结合纤维素纳米晶体和蛋白质设计结构性材料。在有限的出国学习期间，我首先仅使用纤维素纳米晶体了解了电影生产技术和物理特性。接下来，我们试图将其与蛋白质结合，并研究了其对结构颜色和机械性能的影响。返回日本后，该公司继续作为国际联合研究进行实验，并促进了实验系统的建立，以帮助纳入更多多样化的蛋白质。此外，已经与国内跨学科研究人员一起启动了多个联合研究人员，在倡导蛋白质应用方法方面创造了稳定的进步，这是以前尚未考虑的。