世界初！ピザ型人工タンパク质の设计?製造に成功しました—ナノバイオテクノロジー中核部品の设计?製造方法确立に期待—
2014.10.09
- プレスリリース
- 研究
世界初！ピザ型人工タンパク质の设计?製造に成功しました—ナノバイオテクノロジー中核部品の设计?製造方法确立に期待—
平成26年10月8日
横浜市立大学研究推进课
理化学研究所ライフサイエンス技术基盘研究センター
横浜市立大学研究推进课
理化学研究所ライフサイエンス技术基盘研究センター
～米国科学アカデミー纪要『笔狈础厂』に掲载～
（米国东部标準时间10月6日午后3时00分：日本时间10月7日午前4时00分）
横浜市立大学大学院生命医科学研究科のJeremy R.H.Tame教授と、理化学研究所ライフサイエンス技术基盘研究センターのKam Y.J. Zhang博士、Arnout R.D.Voet博士らの共同研究グループが、コンピューターによる完全回転対称プロペラ型（愛称ピザ型）人工タンパク質設計方法を開発し、設計通りのタンパク質が実際に製造できることを証明しました。
形状がイタリア料理のピザに似ていることから、このタンパク质は「ピザ型」と名付けられました。製造に成功したピザ型人工タンパク质は、极めて小さく、热に対する安定性も高いため、ナノバイオテクノロジー分野での応用が期待されています。
本研究成果は、アメリカ合衆国の学術雑誌『PNAS』（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）（米国科学アカデミー紀要）」（日本時間 平成26年10月7日付）にオンライン掲載されました。
| ポイント ○世界発の「完全回転対称型プロペラタンパク质」设计および製造の成功 ○ナノバイオテクノロジー中核部品への応用が期待される |
研究の内容と成果
生物の进化で「遗伝子重复」が重要な役割を果たした、という学説があります。タンパク质の设计図である遗伝子がコピーされて増えることで、様々な遗伝子へと変化していったという説ですが、この説に基づいた完全対称型タンパク质の设计や、构造解析による完全対称型タンパク质検索の试みに対しては现在まで成功例がなかったため、学説は间违っているのではないかという意见もありました。
今回、私たちは「プロペラ型ファミリー」と呼ばれるグループに属するタンパク质の人工设计に取り组み、完全回転対称プロペラ型人工タンパク质を设计し、世界で初めてそのタンパク质の製造に成功しました。设计方法の基本アイディアに「遗伝子重复説」を取り入れました。现在知られている类似タンパク质の遗伝子群は、同一の先祖タンパク质遗伝子が重复、変化してできたものである、という仮説に基づき、先祖タンパク质遗伝子をコンピューターによって予想しました。この先祖タンパク质は、6个の同一タンパク质が自己组织化により合体して、6回回転対称形状を持ち、非常に安定であると予想されました。この遗伝子を人工的に化学合成し、タンパク质を製造したところ、予想通りの形状を持つことを明らかにしました。
今回、私たちは「プロペラ型ファミリー」と呼ばれるグループに属するタンパク质の人工设计に取り组み、完全回転対称プロペラ型人工タンパク质を设计し、世界で初めてそのタンパク质の製造に成功しました。设计方法の基本アイディアに「遗伝子重复説」を取り入れました。现在知られている类似タンパク质の遗伝子群は、同一の先祖タンパク质遗伝子が重复、変化してできたものである、という仮説に基づき、先祖タンパク质遗伝子をコンピューターによって予想しました。この先祖タンパク质は、6个の同一タンパク质が自己组织化により合体して、6回回転対称形状を持ち、非常に安定であると予想されました。この遗伝子を人工的に化学合成し、タンパク质を製造したところ、予想通りの形状を持つことを明らかにしました。
図1 ピザ型人工タンパク质の构造
ピザ型人工タンパク质のリボンモデル図です。6个の同一部品が自己组织化により合体して、完全6回回転対称型构造になりました。左下の「1苍尘」は、1ナノメートルの大きさ（1ミリメートルの1,000,000分の1）を示しています。
今后の展开
今回の成功は、遗伝子重复説を支持するだけではなく、シンプルな设计方法でタンパク质をデザインできることを示しています。今回私たちが开発したタンパク质设计方法は、简単に他のタンパク质グループにも応用できます。自己组织化で形ができあがるナノスケール部品は、极小电子デバイスの製造などに役立ちます。今后様々な分野のナノバイオテクノロジーへの応用が期待されます。
※本研究は、理化学研究所外国人博士研究員助成プログラム、日本学術振興会科学研究费助成事業の助成を受けています。
※本研究は、理化学研究所外国人博士研究員助成プログラム、日本学術振興会科学研究费助成事業の助成を受けています。
図2 结晶化されたピザ型人工タンパク质の様子
ピザ型人工タンパク质は结晶化（写真）されて构造解析されました。下の図は、结晶中でどのようにピザ型タンパク质が互いに结合しているかを示しています。この性质を利用した极小部品や极小回路製造への応用が期待されます。
図3 ピザ型人工タンパク质のバリエーション
ピザ型人工タンパク质は、工夫次第でいろいろな形にすることができました。
用语解説
ナノバイオテクノロジーナノテクノロジーとバイオテクノロジーを融合させた新しい技术。ナノテクノロジーは1ナノメートル（1ミリメートルの1,000,000分の1）程度の大きさの部品を制御する技术で、バイオテクノロジーは遗伝子工学や细胞工学、タンパク质工学などを利用する技术。
お问い合わせ先
（本資料の内容に関するお问い合わせ）○公立大学法人横浜市立大学 大学院生命医科学研究科
教授 Jeremy R.H. Tame
横浜市鹤见区末広町1-7-29
罢贰尝：045-508-7228
贰-尘补颈濒：
（取材対応窓口、资料请求など）
○公立大学法人横浜市立大学 研究推进课长 嶋崎 孝浩
罢贰尝：045-787-2019
○独立行政法人理化学研究所 ライフサイエンス技术基盘研究センター
チーフ?サイエンスコミュニケーター 山岸 敦
罢贰尝：078-304-7138
