Metal-induced assembly of an artificial protein cage and their application for the cargo encapsulation

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本研究では、アルカリ土類金属に応答して会合・解離する60量体タンパク質ケージmTIP60について、（１）金属イオンの結合と60量体形成との関係を明らかにすること、および（２）ケージの会合と解離を利用した第三分子の内包・放出を実現することを目的としている。本年度は、まず金属イオンの結合部位を決定するため、金属イオン存在下で形成される60量体についてクライオ電子顕微鏡と単粒子解析による立体構造解析を検討した。mTIP60はアルカリ土類金属（Ca、Sr、Ba）に応答して会合するが、特に親和性が高いと推測されていたバリウムを用いたサンプルで構造解析を行った。グリッド上でサンプルを凍結した際に粒子が凝集してしまう傾向が強く、初期の解析では分解能が不十分であった。しかしその後、金属イオン濃度などの検討を重ね、最終的に3.96オングストロームの分解能で立体構造を決定することに成功した。これには結合した金属イオンに対応するポテンシャルマップも含まれており、金属配位結合が隣り合うモノマーを架橋することで60量体の会合を誘導していることが明らかとなった。次に、mTIP60ケージの会合と解離を利用した化合物の内包・放出についても検討した。ここではモデル化合物としてssDNAの内包を試みた。具体的には、まずDNAとK67Eを混合し、最後に金属イオンを添加する方法を採用した。この際、TIP60の内部表面を変異導入により一部正電荷にし、負電荷のDNAを誘引する機構を組み込んだことで、効率的な内包を実現した。以上の成果は、国内外の学会で発表し複数の賞を受賞しているほか、論文として国際誌に掲載された。