Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

タンパク質工学 / ケミカルバイオロジー / 一酸化炭素 / フェリチン / バクテリオファージ　T４ / タンパク質 / 生体材料 / ナノバイオ / バイオテクノロジー / 分子機械 / 蛋白質

今回の研究により、（１）タンパク質複合体のCO輸送体としての有用性、（２）針タンパク質の表面電荷改変によるハエ幼虫脳への集積制御が達成された。同時に、今後の課題として、ROSやNO研究の前例があるeye discを用いた評価、また、ROSのイメージングに加え、抗体染色によるHOやNOSの発現評価、COの関与する酵素sGCの活性阻害評価によって器官やモデル個体を用いた詳細な検討を進めていく。

1分子計測 / ナノバイオ / 分子機械 / 生物物理 / 分子計測 / 光ピンセット

1分子のリボソームとmRNAからなる翻訳の初期過程にある複合体の破断力を光ピンセットにより測定した。その結果、IF2は最終的に形成される70S翻訳開始複合体を安定化することで、効率的な翻訳開始に寄与していることが明らかになった。次に、シャペロニン反応サイクルを解析した。GroELは2つのリングを交互に利用しながら反応サイクルを進行させていると考えられていた。しかし、高濃度の変性タンパク質が存在する場合、GroELの両側のリングにGroESが2個同時に結合した複合体が形成されることが明らかになった。

DNA / ナノマシン / ナノバイオ / 分子機械

本研究では,生体情報物質であるDNAとバイオテクノロジーによりナノメカニズムを創製する手法の提案,実験的確認を行うことを主目的として,以下の項目に取り組んで成果を得た.
1.DNAによる周期構造創製技術:DNAは2重螺旋内の拡散配列が0.34nmピッチであるため,それ自身が非常に高い位置決め分解能を持つナノメカ部品として機能する.そこでナノメカ創製の手始めとして,ナノ粒子を標識したDNA断片をレゴブロックのように連結する一次元周期構造を創製する方法を提案した.この構造を実験的に実証するとともに,塩基配列の最適化により創製の歩留まり向上,長鎖化を図ることが出来た.
2.タンパク複合体による分子ナノメカニズムの創製技術:DNAを用いたナノ構造にセンサやアクチュエータなどの機能性を持たせるため,タンパク質を用いた複合構造の創製を試みた.始めにIHFタンパク質を用いたNAの折り曲げ構造を提案し,細胞培養により得られたタンパク質を用いて,DNAの折り曲げ構造を実証した.次にRecAタンパク質を用いてDNAを任意の場所で分岐する構造を提案し,実験による確認を行いRecAのDNA二本鎖上への位置決めを確認した.
3.環状DNAによるナノ構造創製とDNAの機械的特性評価:上記2項目で用いた直鎖DNAに代わり,環状DNAを用いたナノ構造体を試作する手法を提案し,直径27nmの環状DNAを2個連結したプラスミド眼鏡を実現した.また,ナノメカとしての力学特性把握のため,コイルスプリングとこれを連結する微小スプリングからなるDNAの力学モデルを構築し,実験データとの整合性を検討した結果,引っ張り時の挙動をうまく説明するモデルとして機能することを確認した.

分子デバイス / 分子機械 / 蝶番糖 / 機能性オリゴ糖 / バイオセンサー / 蛍光センサー / エキシマーコンプレックス / 分子ペンチ / 超分子化学 / ナノバイオ / 合成化学 / オリゴ糖 / 生体分子 / 糖化学

細胞表面糖鎖を認識して侵入する病原体が知られているが、この糖鎖レセプターを検出するセンサーは感染症の診断薬として期待される。一方、申請者はピラノースの環反転を利用した分子ペンチを開発しており、アーム部が金属イオンにキレート結合してペンチが閉じることによりエキシマー蛍光を発する金属イオンセンサーを合成した。アーム部に特定の糖鎖構造を付ければ、糖鎖レセプターの二つの認識サイトあるいはサブサイトにキレート結合することによりエキシマー蛍光を発する分子ペンチ型のセンサーを構築できるものと期待される。安価なレクチンに対するセンサーをモデル化合物としていくつか合成し、アッセイすることにより、センサー設計の最適化を行なうことが本研究の目的である。その結果、2,4-ジアミノキシロースのアミノ基にピレニルメチル基を導入したプロトン選択的センサーの開発に成功した。キシロースの2,4-位にピレニルメチル基やナフタレンメチル基を導入し、1,3-位にスペーサーを介して糖を導入し、レクチンセンサーの開発を行った。ピレニルメチル基を導入したレクチンセンサーでは、水溶液中でエキシマー蛍光を示すが、マンノース認識レクチンであるコンカナバリンAを添加すると、エキシマー蛍光が消失し、モノマー蛍光が出現するというセンサー機能を示した。一方、ナフチルメチル基を導入したレクチンセンサーは、実用的な蛍光変化を示さなかった。以上より、レクチンセンサーの今後の展望として、ピレニルメチル基を蛍光基として用いることが必須であることがわかった。また、蝶番糖を用いて[2+2]光環化反応の鋳型としての分子デバイスを開発することにも成功した。

【研究分担者】
鈴木崇之	東京工業大学	大学院生命理工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
柳田保子	東京工業大学	精密工学研究所	准教授	(Kakenデータベース)
西迫貴志	東京工業大学	精密工学研究所	助教	(Kakenデータベース)
遠藤達郎	東京工業大学	精密工学研究所	助教	(Kakenデータベース)