蛋白質結晶エッチング法による生体高次構造体の創成

使用蛋白质晶体蚀刻方法创建生物高阶结构

• 批准号: 15J11955
• 负责人: 根岸 走
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11955/
• 关键词: 蛋白質結晶; 超分子構造体; ジスルフィド結合; かご型構造; フィラメント構造体; チューブ構造; シート構造; 多角体結晶; ナノカップ構造体; ミオグロビン結晶

本研究では，新規蛋白質材料の開発を目指し，細胞内蛋白質結晶と結晶溶解を利用した超分子構造体の新たな構築手法を確立した．細胞内蛋白質結晶は，細胞内で蛋白質分子が自発的に集積することで形成され，結晶内には特異な超分子構造が存在する．しかし，それらの超分子構造は結晶溶解により崩壊するため，溶液中で保持することは困難であった．そこで，蛋白質結晶の分子設計を行い，結晶溶解後も特異な超分子構造を溶液中で保持させ，新材料としての利用を目指した．本年度では，(1) 多角体と呼ばれる細胞内蛋白質結晶を利用し，結晶内特有のかご型構造体を切り出す手法を確立した．また，(2) 上記手法を他の蛋白質結晶にも適用し，昆虫細胞内で結晶化するTbCatB蛋白質を利用したフィラメント構造体の構築を試みた．(1) 多角体結晶内の特異なかご型構造体を溶液中へ切り出すために，初めにジスルフィド結合で単量体同士を架橋する変異体を設計し，昆虫細胞内で結晶化させた．続いて，得られた変異体結晶を酸化し，結晶内でジスルフィド結合を形成させた．その後，結晶を溶解することにより，かご型構造体を溶液中へ切り出した．透過型電子顕微鏡，分子間力顕微鏡により構造体を観察し，かご型構造体の構築を確認した．(2) TbCatB結晶内の特異なフィラメント構造体を溶液中へ切り出すために，初めに変異体設計と細胞内結晶化を行った．変異体結晶のX線結晶構造解析より，結晶内ジスルフィド結合による単量体同士の架橋が示された．続いて，変異体結晶を溶解し，結晶内特有のフィラメント構造体を溶液中へ切り出した．透過型電子顕微鏡により構造体を観察し，フィラメント構造体の構築を確認した．

This study aims to establish new methods for the development of protein materials and the utilization of intracellular protein crystallization and dissolution to construct supramolecular structures. Intracellular protein crystals are formed by the accumulation of protein molecules in cells, and specific supramolecular structures exist in crystals. The supramolecular structure is difficult to maintain in solution. The molecular design of protein crystallization is carried out, and the specific supramolecular structure is maintained in solution after the crystallization is dissolved, and the utilization of new materials is pointed out. This year,(1) Polyhedra are called intracellular protein crystals, and the method of cutting out unique structure in crystals is established. (2) The method described above is applicable to the crystallization of TbCatB protein in insect cells. (1)Specific structures in polyhedral crystals are designed to crystallize in insect cells. In the middle of the day, the crystals are acidified and the crystals are combined. After the dissolution of the crystal, the structure of the crystal type is cut out of the solution. Transmission electron microscopy, molecular force microscopy, and structure identification. (2)TbCatB crystal inside the specific structure of the solution cut out of the original design and intracellular crystallization. X-ray crystal structure analysis of heterogenous crystals, crystal internal structure analysis, crystal structure In the middle of the solution, foreign crystals are dissolved, and the structure unique to the crystals is cut out of solution. The structure of transmission electron microscope was observed and confirmed.

项目成果

Monash University(Australia)

莫纳什大学（澳大利亚）

Construction of supramolecular protein assemblies by molecular design of protein crystals

通过蛋白质晶体的分子设计构建超分子蛋白质组装体

• 发表时间: 2018
• 作者: Hashiru Negishi;Satoshi Abe;Takafumi Ueno
• 通讯作者: Takafumi Ueno

蛋白質結晶内の分子界面設計による超分子ナノカップ構造体の構築

通过设计蛋白质晶体内的分子界面构建超分子纳米杯结构

• 发表时间: 2015
• 作者: Hashiru Negishi;Satoshi Abe;Takafumi Ueno;根岸走，Nguyen Khanh Tien，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史
• 通讯作者: 根岸走，安部聡，森肇，上野隆史

蛋白質結晶内ジスルフィド形成による超分子構造体の構築

通过蛋白质晶体内二硫键的形成构建超分子结构

• 发表时间: 2016
• 作者: Hashiru Negishi;Satoshi Abe;Takafumi Ueno;根岸走，Nguyen Khanh Tien，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史
• 通讯作者: 根岸走，安部聡，森肇，上野隆史

超分子ナノカップ構造体の構築を目指した細胞内結晶化蛋白質の分子設計

细胞内结晶蛋白的分子设计旨在构建超分子纳米杯结构

• 发表时间: 2015
• 作者: Hashiru Negishi;Satoshi Abe;Takafumi Ueno;根岸走，Nguyen Khanh Tien，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史;根岸走，安部聡，上野隆史;根岸走，安部聡，森肇，上野隆史
• 通讯作者: 根岸走，安部聡，森肇，上野隆史