人工ATPトランスポーターの創製を通じたアクティブミクロ空間の構築

通过创建人工ATP转运蛋白构建活性微空间

• 批准号: 22KJ1316
• 负责人: 森 未妃
• 金额: $ 1.09万
• 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-22KJ1316/
• 关键词: 交互両親媒性分子; 有機金属触媒; マルチブロック分子

生物とは、数多の分子により構成された複雑な分子集合体であり、外界から取り込んだエネルギー源を消費しながら自身の構造をダイナミックに変化させている。このような自律性を有する分子システムを人工系で構築することは、生命起源に迫るための答えの一端をも与え得る。しかし、細胞を最小の生命単位として定義する上で重要となる、「細胞膜による生体分子の囲い込み」という要素を取り入れた、「閉じたミクロ空間における自律的分子集合体システム」の構築は未だに成し遂げられていない。膜を介して「エネルギー源」となる物質を輸送する手段を確立することで上記の問題を解決し、人工分子を用いた「閉じたミクロ空間における自律的分子集合体システム」を実現することが可能になると考えた。本研究では、生体内において普遍的なエネルギー通貨としての役割を担うATPを輸送対象とした人工ATPトランスポーターを創製することで、細胞を模した自律的分子集合体システム、「アクティブミクロ空間の構築」を目指した。その一方で、これまでの研究で開発し、人工ATPトランスポーターの構造のモチーフとしていた人工アニオン輸送体分子が、有機金属錯体の配位子となる部分構造を有していることに着目し、それを用いて新たに交互両親媒性触媒分子を合成した。その機能を精査したところ、この触媒分子が水系環境下において液滴を形成すると同時に、触媒活性を有することが明らかとなった。このような化学反応を担う分子集合体の構築は、生体系を模倣したエネルギー変換システムの構築へつながると期待している。

生物体是由众多分子组成的复杂分子集合体，它们动态地改变其结构，同时消耗从外界获取的能量。构建具有这种自主性的人工分子系统可以为生命起源提供部分答案。然而，构建“封闭微空间中的自主分子组装系统”，其中包含“细胞膜封闭生物分子”的元素，这对于将细胞定义为最小的生命单位非常重要。尚未实现。通过建立一种通过膜运输作为“能源”的物质的手段，我们可以解决上述问题，并利用人工分子实现“封闭微空间中的自主分子组装系统”，我认为这是可能的。在这项研究中，我们将创建一种人工 ATP 转运蛋白，用于运输 ATP，在生物体中发挥通用能量货币的作用，并创建一个模仿细胞的自主分子组装系统。”另一方面，我们关注的事实是，我们在之前的研究中开发并用作人工 ATP 转运蛋白结构中的基序的人工阴离子转运蛋白分子具有可以作为有机金属配体的部分结构。利用该复合物，我们合成了一种新的交替两亲催化剂分子。对其功能的仔细检查表明，该催化剂分子在水环境中形成液滴，同时具有催化活性。进行此类化学反应的分子组装体的构建预计将导致模拟生物系统的能量转换系统的构建。