新規タンパク質-タンパク質間相互作用の設計と創出
タンパク質はナノテクノロジーに革命的な発展をもたらすか?





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 ナノテクノロジーは、ライフサイエンス、IT・情報通信、環境と並ぶ国家政策における重要課題の一つである。そ のナノテクノロジーにおいて機能素子の小型化・高集積化は重要な目標であり、近い将来、分子サイズの機能素子の時代が 来ると予想される。しかし、現在まで分子サイズの素子を適切に整列し、あるいは結線する技術は必ずしも確立され ていない。一方、タンパク質は生体内において、厳密に制御された構造形成・反応・応答等を担っている。この性質 を利用したタンパク質分子デバイスの開発は、生命科学分野にとどまらず、医療、材料、エネルギー、通信、環境の 諸分野への多大な貢献が期待され、一般社会への大きな利益還元が期待できる。

タンパク質は同じ生体分子であるDNAと比べても、分子認識・相互作用の特異性が高く、多彩な機能を持つ。また、 加工や機能付加の融通性も高い。故に、タンパク質の自己組織化を利用して、新しいナノ構造を「ビルドアップ」式 に構築する技術が確立されれば、ナノテク技術の発展に大きく寄与するはずである。さらに、ナノ材料を産業に投入 するには大量生産を行う必要があるが、タンパク質の大量生産は遺伝子組み換え技術により容易に達成できる。加え て、タンパク質は酵素によって容易にアミノ酸へと分解されるので、環境調和型のナノ素材としても期待される。

しかし現在まで、タンパク質を利用して新しい素子やナノ素材を開発し、産業界に投入した例はほとんどない。しかも、 これまでに国内外で行・EE樓ているタンパク質ナノデバイス開発の研究の多くは、鞭毛モーターに代表される分子モーター 等、そのままで使えそうな既存の生体分子を用いようとするものである。つまり、ナノ素材の候補となっているタンパク 質が限定されているのが現状である。しかし、新たな商業開発にはタンパク質の種類に依存することなく、あらゆるタン パク質に応用可能となる汎用性の高い加工技術を構築することが必要である。

そこでこのプロジェクトでは、ビルドアップ式微細加工技術の中心を担う自己組織化に着目し、自己組織化の基本要素で ある分子間の特異的結合能をタンパク質に付加するための技術開発を行っている。
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関連文献

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De novo design of protein-protein interactions through modification of inter-molecular helix-helix interface residues
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Addition of negatively charged residues can reverse the decrease in the solubility of an acidic protein caused by an artificially introduced non-polar surface patch
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Mimicking the evolution of a thermally stable monomeric four-helix bundle by fusion of four identical single-helix peptides
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