ペプチド融合たんぱく質を用いた微小管「超」構造体の構築に初めて成功

ポイント
・チューブ状細胞骨格である微小管に結合するペプチドを融合したたんぱく質を開発し、微小管の内部および外部に選択的に結合させることに成功した。

・このたんぱく質の結合により、抗がん剤であるタキソールよりも微小管構造が安定化されることを明らかとした。

・微小管が側面で2つに連なったダブレット構造や、分岐構造、100マイクロメートル近い長い微小管、アスター型構造など、多様な超構造体の形成に成功した。

・通常の微小管と異なる構造・性質の微小管超構造体からなる新規ナノ材料の開発や、天然に存在する微小管超構造体の形成原理の解明が期待される。

鳥取大学 学術研究院工学系部門の稲葉 央 准教授、松浦 和則 教授らの研究グループは、奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス領域の市川 宗厳 助教(当時、現・复旦大学)、塚崎 智也 教授らの研究グループおよび北海道大学 大学院理学研究院の角五 彰 准教授、佐田 和己 教授らの研究グループとの共同研究により、独自に開発したペプチド融合たんぱく質を用いることで、細胞骨格の一種であるたんぱく質ナノチューブ「微小管」からなる多様な超構造体を人工的に構築することに世界で初めて成功しました。
微小管は一般的には一巻きからなるシングレット型の構造を取りますが、天然では繊毛やべん毛中に見られるダブレット型構造や枝分かれした分岐構造など、さまざまな超構造体を形成します。しかし、これらの超構造体を人工的に構築することは困難でした。本研究では、研究グループが以前開発した微小管内部に結合するTau由来ペプチド(TP)を四量体蛍光たんぱく質Azami-Green(AG)に連結することで、微小管内部への結合による微小管の極めて高い安定化と、外部への結合によるダブレットや分岐などの超構造体の形成を達成しました。本成果により、微小管からなる分子ロボットなどのナノ材料としての応用や、繊毛・べん毛の形成原理の解明につながると期待されます。
本成果は2022年9月8日(日本時間)に米国科学振興協会発行の学術誌「Science Advances」に掲載されました。

本研究は、日本学術振興会(JSPS) 科研費(JP19K15699、JP20K15733、JP22K15075、JP21KK0125、JP20H05972、JP21K04846、JP18H05423、JP21H04434)、科学技術振興機構(JST) ACT-X(JPMJAX2012、研究代表者:稲葉 央)、創発的研究支援事業(JPMJFR2034、研究代表者:稲葉 央)、さきがけ(JPMJPR20E1、研究代表者:市川 宗厳)などによる支援を受けて行われました。

<プレスリリース資料>
本文  PDF(1.29MB)

<論文タイトル>
“Generation of stable microtubule superstructures by binding of peptide-fused tetrameric proteins to inside and outside”
DOI:10.1126/sciadv.abq3817

<お問い合わせ先>
<研究に関すること>
稲葉 央(イナバ ヒロシ)
鳥取大学 学術研究院工学系部門 准教授
Tel:0857-31-5331
E-mail:E-mail:hinaba@tottori-u.ac.jp

松浦 和則(マツウラ カズノリ)
鳥取大学 学術研究院工学系部門 教授
Tel:0857-31-5262
E-mail:ma2ra-k@tottori-u.ac.jp

塚崎 智也(ツカザキ トモヤ)
奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス領域 教授
E-mail:ttsuka@zabs.naist.jp

市川 宗厳(イチカワ ムネヨシ)
复旦大学 生命科学学院 テニュアトラックプロフェッサー
E-mail:ichikawa_muneyoshi@fudan.edu.cn

角五 彰(カクゴ アキラ)
北海道大学 大学院理学研究院化学部門 准教授
Tel:011-706-3474
E-mail:kakugo@sci.hokudai.ac.jp

佐田 和己(サダ カズキ)
北海道大学 大学院理学研究院化学部門 教授
Tel:011-706-3473
E-mail:sadatcm@sci.hokudai.ac.jp

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