Research Abstract
単一粒子ナノ加工法を用いた酵素分解性サイズ制御タンパク質ナノワイヤーの作製
Fabrication of enzyme-degradable and size-controlled protein nanowires using single particle nano-fabrication technique
2014年4月28日 Nature Communications 5 : 3718 doi: 10.1038/ncomms4718
特定の生物活性を示すタンパク質ナノワイヤーは、生細胞と相互作用し、アポトーシス、エンドサイトーシス、細胞接着などの生物学的応答を制御したり予測したりできると期待される。今回我々は、単一の高エネルギー荷電粒子とタンパク質分子の相互作用の結果、1,000以上という極めて高いアスペクト比を有し、サイズを制御されたタンパク質ナノワイヤーが得られたことを報告する。ヒト血清アルブミンナノワイヤーは、トリプシンにより完全に分解され、またビオチン化ヒト血清アルブミンナノワイヤーのアビジンと結合における高い親和性が実証された。ヒト血清アルブミン-アビジン・ハイブリッドナノワイヤーも両者の単純混合物から作製され、リン酸緩衝生理食塩水中で優れた機械的強度を示した。ビオチン化ヒト血清アルブミンナノワイヤーは、アビジン-ビオチン相互作用やペルオキシターゼ活性などの生物学的機能を示すナノワイヤーに変換できる。今回提示した手法は、極めて大きな表面積を持つあらゆるタンパク質分子表面を機能化する用途の広いプラットフォームである。
大道 正明1,2, 麻野 敦資1,3, 佃 諭志4, 高野 勝昌1, 杉本 雅樹3, 佐伯 昭紀1, 酒巻 大輔1, 小野田 晃1, 林 高史1 & 関 修平1
- 大阪大学大学院工学研究科 応用化学専攻
- 阿南工業高等専門学校 地域連携・テクノセンター
- 日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門
- 東北大学 多元物質科学研究所
Protein nanowires exhibiting specific biological activities hold promise for interacting with living cells and controlling and predicting biological responses such as apoptosis, endocytosis and cell adhesion. Here we report the result of the interaction of a single high-energy charged particle with protein molecules, giving size-controlled protein nanowires with an ultra-high aspect ratio of over 1,000. Degradation of the human serum albumin nanowires was examined using trypsin. The biotinylated human serum albumin nanowires bound avidin, demonstrating the high affinity of the nanowires. Human serum albumin–avidin hybrid nanowires were also fabricated from a solid state mixture and exhibited good mechanical strength in phosphate-buffered saline. The biotinylated human serum albumin nanowires can be transformed into nanowires exhibiting a biological function such as avidin–biotinyl interactions and peroxidase activity. The present technique is a versatile platform for functionalizing the surface of any protein molecule with an extremely large surface area.
