複合タンパク質結晶による人工光合成システムの構築

利用复杂蛋白质晶体构建人工光合作用系统

• 批准号: 22KF0138
• 负责人: 上野 隆史
• 金额: $ 1.41万
• 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-22KF0138/
• 关键词: タンパク質結晶; 多角体

外来酵素としてのFDHのPhCへの組込みと最適化を行なった。具体的には、野生型Bombyx mori CPV多面体モノマー（PhM）を、連結した中空スペースを形成する38残基欠損変異体へと工学的に変換した。PhCの多孔性ネットワークを拡張することによって高い外来分子内包化能を実現しました。次に、カプセル化のためのシグナルタグとして、PhMのN末端の30残基からなるヘリックスであるH1に、外来酵素FDHを融合させた。最後に、PhMとH1-FDHを大腸菌で共発現・共結晶化し、H1-FDHを含む多面体変異体結晶を形成した。その結果、ハイブリッドタンパク質結晶の工学的作製が可能となり、天然のFDHと有機光増感剤エオシンYの両方をカプセル化することに成功し、人工光合成用のハイブリッド固体触媒を実現した。この細胞内共晶化により、FDHの精製も容易となり、固定化後も遊離酵素と比較して高い触媒活性を維持することができました。また、PhCsの多孔質構造により、エオシンYに浸漬することで、カスケード反応による人工光合成活性を付与することが実現した。

Exogenous enzyme FDH and PhC complex optimization Specific, wild-type Bombyx mori CPV polyhedron formation 38 residues The porous structure of PhC can be realized by the inclusion of foreign molecules. Next, the N-terminal 30 residue of PhM was fused to H1, and the foreign enzyme FDH was fused to H1. Finally, PhM and H1-FDH co-exist, co-crystallize, and H1-FDH co-form polyhedral heterocrystals. As a result, it is possible to engineer the production of organic crystals, natural FDH and organic photosensitizers are successfully converted, and artificial photosynthetics are successfully produced. The purification of FDH is easy, and the free enzyme activity is maintained after immobilization. The porous structure of PhCs is immersed in water and the artificial photosynthetic activity is realized.

项目成果

Engineering of Hybrid Protein Crystals for Enzyme-coupled Catalysis

用于酶偶联催化的杂化蛋白质晶体工程

• 发表时间: 2022
• 作者: Tiezheng Pan ; Basudev Maity ; Satoshi Abe ; Takafumi Ueno
• 通讯作者: Takafumi Ueno

上野研究室

上野实验室

Ueno Lab

上野实验室