Protein design and engineering toward the creation of external stimuli-responsive bionanomachines

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本研究は、必要な時、必要な機能を自発的に発動する「バイオナノロボット」の作製を将来的な目標とし、そのパーツとなる機能性を有したタンパク質集合体 「バイオナノマシン」の創成を目的としている。また、バイオナノロボットの構築を目指した際に必要となる新規コネクターの作製(自在に複数のものを接続するためのコネクター)も平行し推進する。別々の機能を有するバイオナノマシンの接続を可能とすることで、さらなる高機能化を目指した研究へと展開する。具体的に、以下の3項目の研究を推進している。目的①複数の外部刺激に応答する機能性ワイヤーおよび二次元マテリアルの作製:昨年度行なった初期検討をもとに、本年度は実際に電子顕微鏡・原子間力顕微鏡を用いることで、集合体形成の確認を行なった。集合体の形成を確認することは成功したが、想定していた集合体よりかなり小さな構造体に留まっていたため、更なるタンパク質パーツの改良を行いより高次な集合体形成を目指し研究を推進した。目的②筋肉を模倣したタンパク質集合体形成:昨年度に作製した機能となるタンパク質を搭載した形成パーツを改良し、構造体構築を引き続き検討したが顕著な改善は見られなかった。そのため並行し推進していた目的③にて作製を開始した新たな集合体形成手法であるヘテロ二量体コネクターを本目的にも取り入れるべく検討を開始した。目的③ヘテロ二量体コネクターの作製とその使用(目的1と2の融合):昨年度より作製を開始したタンパク質パーツの遺伝子作製・大腸菌による発現系の確立・タンパク質精製の確立を継続し行なった。作製したタンパク質パーツを混ぜ合わせることで、初期段階ではあるが、想定していたタンパク質集合体の形成を確認することに成功した。本成果を基盤とすることで目的①・②の実現にもより早く繋がることが考えられるため、次年度以降は本目的を中心に研究を推進する予定としている。