タンパク質の動きが連携して機能発現するバイオナノマシンの構築

构建生物纳米机器，其中蛋白质运动合作表达功能

• 批准号: 21K04850
• 负责人: 山中 優
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04850/
• 关键词: ビルディングブロック; タンパク質デザイン; 構造領域交換; タンパク質超分子; バイオナノマシン; 人工タンパク質設計; 構造領域シャッフリング; 構成分子間連携

令和4年度は、グーグル傘下のDeepMind社の構造計算ツールAlphaFold2を組み込んだ構造領域シャッフリングによるタンパク質超分子のデザインシステムの構築を進め、同一タンパク質分子において構造領域シャッフリングを施した、ホモ分子種間でのドメインスワッピングタンパク質超分子のモデル分子をデザインした。現在、デザインした分子が実際にデザイン通りの構造を形成するか大腸菌による発現、発現した場合はその構造特性・物性について、紫外可視吸（UV-vis）、円二色性（CD）、サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）、多角度光散乱（MALS）により検討している。また、これまでに構築できているビルディングブロックタンパク質BBP-l9にCOのセンシングにより2量体から単量体に解離するシトクロムc′の動きを組み込んだ人工タンパク質超分子ABAについて、その会合状態やリガンドに応答した構造変化挙動をSEC-MALS、原子間力顕微鏡（AFM）などで解析を進め、ABAのCOセンシングサイトであるヘムが、還元状態でのCOの結合だけでなく、酸化状態でのイミダゾールの結合によってもABAの超分子状態の解離が起きることが明らかになった。さらに令和3年度に構築したBBP-l9を3分子を連結した新たなビルディングコアCPC3についてもSEC、AFM、およびX線小角散乱（SAXS）で構造解析を進め、CPC3がN末端とC末端が閉じた環状構造をとり得ることを明らかにした。

在2022年，我们使用结构区域改组建立了一个蛋白质超分子设计系统，该结构融合了Google分支机构DeepMind的结构计算工具Alphafold2，并设计了一种模型分子，用于在同一蛋白质中的结构区域进行结构的蛋白质上的交换蛋白质超分子，该蛋白质超分子在同一蛋白质中进行了混洗。当前，如果您设计的分子实际上形成了完全按照设计的结构，或者通过大肠杆菌表达它们，则使用UV-VIS，圆形二色性（CD），尺寸排除色谱（SEC）和多角度光散射（MALS）来研究其结构特性和物理特性。此外，对于人造蛋白质超分子ABA，它结合了细胞色素c'的运动，通过将CO传感到先前构建的构建块蛋白BBP-L9中，该蛋白质C'将其从二聚体分离到单体中，我们已经在使用SEC-MALS的响应（Atom Microsy）（AFM）的响应（AFM）的响应来分析了我们正在分析的结构变化（AFM），并且是AFM的依次（AFM），并且是AFM的，并且ABA的部位不仅将在降低的状态下结合CO，还将通过在氧化状态下的咪唑的结合来结合CO。此外，使用SEC，AFM和X射线小角度散射（SAXS）对新的建筑物Core CPC3进行了结构分析，该结构分析与2021年构建，该结构分析与BBP-L9分子有关，表明CPC3可以具有封闭的N- termenterinus and C-terminus and C-terminus和C-Terminus和C-Terminus。

项目成果

循環置換とαへリックス挿入を用いた３ユニット環状ヘムタンパク質の設計と構築

使用循环排列和 α 螺旋插入设计和构建三单元环状血红素蛋白

• 发表时间: 2021
• 作者: 藤原綱大;山中優;真島剛史;小林直也;大西遥喜;内橋貴之;廣田俊
• 通讯作者: 廣田俊

αヘリックスで連結した3ユニット環状ヘムタンパク質の溶液構造の評価

通过 α 螺旋连接的 3 单元环状血红素蛋白的溶液结构评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 藤原綱大;大西遥喜;真島剛史;小林直也;山中優;米澤健人;上久保裕生;内橋貴之;廣田俊
• 通讯作者: 廣田俊

αヘリックスで連結した3ユニット環状ヘムタンパク質の構築と構造解析

α-螺旋连接的 3 单元环状血红素蛋白的构建和结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤原綱大;大西遥喜;真島剛史;小林直也;山中優;米澤健人;上久保裕生;内橋貴之;廣田俊
• 通讯作者: 廣田俊

循環置換とαへリックス挿入を用いた３ユニット環状ヘムタンパク質の構築と構造解析

使用圆形排列和 α 螺旋插入构建 3 单元环状血红素蛋白并进行结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤原綱大;大西遥喜;真島剛史;小林直也;山中優;米澤健人;上久保裕生;内橋貴之;廣田俊
• 通讯作者: 廣田俊

Conversion of a Monomeric Protein into a Domain-swapped Dimer by Utilizing a Tight Hydrogen Bond Network at the Hinge Region for Myoglobin

利用肌红蛋白铰链区的紧密氢键网络将单体蛋白转化为结构域交换二聚体

• 发表时间: 2022
• 作者: Cheng Xie;Hiromitsu Shimoyama;Masaru Yamanaka;Satoshi Nagao;Hirofumi Komori;Naoki Shibata;Yoshiki Higuchi;Yasuteru Shigeta;Shun Hirota
• 通讯作者: Shun Hirota