ヘムタンパク質から構成されるユニークな超分子集合体構築法の開拓とその機能評価

タンパク質の人工的な集積化により得られる巨大集合体は電子移動媒体、効率的な光捕集系、高触媒活性膜や薬物輸送などの新規バイオマテリアルとしての可能性を有している。しかしながら、タンパク質集積法についての報告例は未だ少ない。以前に、我々は潜在的に機能を有するヘムタンパク質を基盤として、ヘムとタンパク質マトリクス間の特異的な相互作用で連なるヘムタンパク質の自己集積化を達成している。次なる展開として、複数種のタンパク質から構成される組織体を構築し、個々のタンパク質の機能の相乗効果による新しい性質の発現や高次の構造制御をめざしている。本年度は、二種のタンパク質から構成される超分子集合体について、原子間力顕微鏡による直接観察を試みた。この集合体は、酸素貯蔵ヘムタンパク質ミオグロビンの二量体とビオチン結合タンパク質ストレプトアビジンが、ビオチン修飾ヘムを介して一次元状に連なった構造体である。正電荷の表面を持つ基板にこの集合体を固定化し、溶液中で測定を行い、数百nmに達する繊維状組織体の観察を達成した。さらに乾燥状態では、より高分解能での評価が可能となり、二種のタンパク質が交互に並んでいることが明らかとなった。また合成化学的にヘムタンパク質二量体の構成要素を再設計し、同様の集積化法で集合体の構造制御を試みた。結果として、ヘムタンパク質を連結するリンカーの分子設計により構造制御が可能であることが示唆され、二次元、三次元のタンパク質集合体構築に関する一つの指針を示すことができた。

タンパク質の人工的な集積化により得られる巨大集合体は電子移動媒体、効率的な光捕集系、高触媒活性膜や薬物輸送などの新規バイオマテリアルとしての可能性を有している。しかしながら、タンパク質集積法についての報告例は未だ少ない。以前に、我々は潜在的に機能を有するヘムタンパク質を基盤として、ヘムとタンパク質マトリクス間の特異的な相互作用で連なるヘムタンパク質の自己集積化を達成している。次なる展開として、複数種のタンパク質から構成される組織体を構築し、個々のタンパク質の機能の相乗効果による新しい性質の発現や高次の構造制御をめざしている。本年度は、二種のタンパク質から構成される超分子集合体について、原子間力顕微鏡による直接観察を試みた。この集合体は、酸素貯蔵ヘムタンパク質ミオグロビンの二量体とビオチン結合タンパク質ストレプトアビジンが、ビオチン修飾ヘムを介して一次元状に連なった構造体である。正電荷の表面を持つ基板にこの集合体を固定化し、溶液中で測定を行い、数百nmに達する繊維状組織体の観察を達成した。さらに乾燥状態では、より高分解能での評価が可能となり、二種のタンパク質が交互に並んでいることが明らかとなった。また合成化学的にヘムタンパク質二量体の構成要素を再設計し、同様の集積化法で集合体の構造制御を試みた。結果として、ヘムタンパク質を連結するリンカーの分子設計により構造制御が可能であることが示唆され、二次元、三次元のタンパク質集合体構築に関する一つの指針を示すことができた。