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

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。

本研究针对蛋白质分子针PN的各向异性，设计了两端不对称的分子针。通过尺寸排阻色谱、质谱和动态光散射证实了设计蛋白质的合成，并使用高速原子力显微镜观察了二维组装模式。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，我们证实了云母基底上特定四聚体单元的形成，并证实聚集体模式通过分子针头和尾之间的正交相互作用扩散成网络。这表明可以使用考虑蛋白质拓扑结构的简单设计来设计组件。此外，下半年，他在英国剑桥大学留学三个月，设计了一种将纤维素纳米晶与蛋白质相结合的新型结构色材料。在我有限的出国留学期间，我首先学习了仅使用纤维素纳米晶体的薄膜生产技术和物理性能测量。接下来，我们尝试将其与蛋白质结合，并研究其对结构颜色和机械性能的影响。回国后，他作为国际联合研究项目继续进行实验，并推动建立了包含更多样蛋白质的实验体系。此外，我们还与国内不同领域的研究人员开展了多个联合研究项目，并在提出以前难以想象的蛋白质应用方法方面取得了稳步进展。