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Research Results 研究成果

动いて并んでつながって。タンパク质が几何学模様に!

~プログラムされた分子が自発的にナノ模様を形成~ 2022.01.06
研究成果Physics & Chemistry

要点

  • タンパク质が自発的に动いて相手を选びながら模様をつくる
  • タンパク质の部品を変えるだけで模様の种类を制御できる
  • タンパク质を鱼の群れのように操る分子ロボットの作成技术につながる

 東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系の菊池幸祐大学院生と上野隆史教授、古田忠臣助教のグループは、九州大学 大学院理学研究院の前多裕介准教授、福山達也研究員(当時)、名古屋大学/自然科学研究機構生命創成探究センターの内橋貴之教授の研究グループと共同で、タンパク質の部品を組み換えることで目的のナノ模様をつくりだすことに成功した。
 タンパク质集合体(用语1)は、持続可能なナノマテリアルや生体内ではたらく分子ロボットの素材として注目されているが、望みの模様をつくりだすことは困难とされていた。本研究では棒状の构造を有するタンパク质に着目し、その両末端を改造することで分子をプログラムし、叁角形格子や横并び状态、ファイバー构造などの二次元ナノ模様の作り分けに成功した。
 今回の二次元ナノ模様は、タンパク质の群れが动きまわりながら相手を见つけ、连结していくことによって形成される。したがって、これまで分子レベルでは実现されてこなかった、イワシやムクドリの群れのようなアクティブマター(用语2)としてのタンパク质の利用が见込める。さらに、タンパク质が模様の欠陥をみずから修復して整列していく様子も确认されており、生体适合性の自己回復フィルムやタンパク质由来のウェアラブルデバイスをはじめとする、次世代スマート材料(用语3)としてさらなる応用が期待される。
 本成果は、新学术领域「発动分子科学」と文部科学省科研费の支援によるもので、ナノマテリアル分野において最も権威のある学术誌のひとつである「スモール(厂尘补濒濒、奥颈濒别测-痴颁贬誌)」のオンライン版で1月6日に公开された。

図1. プログラムされた分子による自発的なナノ模様形成のイメージ図

用语説明

(1) タンパク質集合体:タンパク質同士の相互作用によって複数のユニットが集まり、より大きなサイズや高度な機能をもつようになったもの。

(2) アクティブマター:魚や鳥、細胞、タンパク質など、自発的に運動しながらも集団として秩序だった行動パターンをみせる物質のこと。

(3) スマート材料:周囲の環境や刺激を知覚?判断し、それをもとに適切な行動を起こす機能素材。

论文情报

タイトル:
着者名: K. Kikuchi, T. Fukuyama, T. Uchihashi, T. Furuta, Y. T. Maeda, T. Ueno
掲载誌: Small
顿翱滨: 10.1002/蝉尘濒濒.202106401      

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