集合力トポロジー制御を基軸としたシンプルなタンパク質集合構造設計

本研究ではタンパク質分子針PNの異方性に着目し、両端が非対称な分子針を設計した。サイズ排除クロマトグラフィーや質量分析、動的光散乱法の各種同定により設計タンパク質の合成を確認し、高速原子間力顕微鏡観察を用いた二次元集合パターンの観察をおこなった。さらに画像解析をおこない、タンパク質どうしの相対位置を定量解析した。その結果、マイカ基板上特異的な四量体ユニットの形成を確認し、分子針頭部と尾部での直交的な相互作用を介してネットワーク状に集合パターンが広がる様子を確認した。これにより、タンパク質のトポロジーを考慮したシンプルな設計による集合体設計が実現可能であることを示した。さらに、年度後半には英国ケンブリッジ大学への三カ月間の留学を実施し、セルロースナノ結晶とタンパク質の複合化による構造色材料設計を新たにおこなった。限られた留学期間のなかではまずセルロースナノ結晶単体でのフィルム作成技術や物性測定について習得した。次にタンパク質との複合化を試し、構造色や機械特性への影響を調べた。帰国後も国際共同研究として実験を継続しており、より多様なタンパク質の内包に向けて実験系の確立を推進した。さらに、国内の異分野研究者との共同研究も複数立ち上げ、これまで考えてこられなかったタンパク質の応用方法の提唱に向けて確実な進捗を生み出した。

本研究ではタンパク質分子針PNの異方性に着目し、両端が非対称な分子針を設計した。サイズ排除クロマトグラフィーや質量分析、動的光散乱法の各種同定により設計タンパク質の合成を確認し、高速原子間力顕微鏡観察を用いた二次元集合パターンの観察をおこなった。さらに画像解析をおこない、タンパク質どうしの相対位置を定量解析した。その結果、マイカ基板上特異的な四量体ユニットの形成を確認し、分子針頭部と尾部での直交的な相互作用を介してネットワーク状に集合パターンが広がる様子を確認した。これにより、タンパク質のトポロジーを考慮したシンプルな設計による集合体設計が実現可能であることを示した。さらに、年度後半には英国ケンブリッジ大学への三カ月間の留学を実施し、セルロースナノ結晶とタンパク質の複合化による構造色材料設計を新たにおこなった。限られた留学期間のなかではまずセルロースナノ結晶単体でのフィルム作成技術や物性測定について習得した。次にタンパク質との複合化を試し、構造色や機械特性への影響を調べた。帰国後も国際共同研究として実験を継続しており、より多様なタンパク質の内包に向けて実験系の確立を推進した。さらに、国内の異分野研究者との共同研究も複数立ち上げ、これまで考えてこられなかったタンパク質の応用方法の提唱に向けて確実な進捗を生み出した。