| 【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
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| 蛋白質ナノチューブを用いたバイオ超分子の創製 |
| 小松 晃之 |
| 【成果の概要】 |
蛋白質からなる中空シリンダー構造のナノチューブを構築し、その管壁や一次元内孔空間を利用した新しい機能の創出を目的としている。ナノチューブは多孔性ポリカーボネート(PC)膜の内孔表面に蛋白質を一層ずつ丁寧に積み重ね、最後にテンプレートを除去する鋳型内交互積層法により合成できる。内孔、管壁、外表面に所望の蛋白質を配置し、これまでに類例のない一群のバイオ超分子の創製を目指す。
ヒト血清アルブミンは血漿蛋白質の約60 wt%を占める補欠分子族を持たない単純蛋白質であり、血中ではコロイド浸透圧維持のほか、各種内因性物質(代謝産物)・外因性物質(薬物)を貯蔵・運搬する役割を担っている。本研究では、先ずナノチューブの素材となり得るユニークな人工機能蛋白質を合成した。遺伝子組換えアルブミン−鉄ポルフィリン錯体はヘモグロビンのように酸素を結合解離できるヘム蛋白質となり、アルブミン−亜鉛ポルフィリン錯体は水の光還元による水素発生反応の増感剤として作用した。また、アルブミン-フラーレン複合体は可視光照射下で腫瘍細胞に対する高い細胞毒性を示した。
鋳型内交互積層法により(アルブミン／ポリ-L-アルギニン)3ナノチューブを合成し、その微細構造を明らかにした（図1）。チューブの外径と長さは、使用するテンプレートの孔径・膜厚により精密に制御できる。チューブの管壁にはアルブミンのリガンド（ウラニルイオン、シアニン色素、亜鉛ポルフィリンなど）が効率よく捕捉され、アルブミン変異体を用いると、その分子捕捉能はさら向上した。蛋白質ナノチューブの最大の魅力は、管内に拡がるオープンエンドな一次元微小空間の活用にある。最内層にアビジンを配置したナノチューブの内孔にはビオチン修飾ナノビーズがサイズ選択的に取り込まれた（図2）。酵素を含むナノチューブリアクター、フェリチンナノチューブ触媒、ウイルス捕捉能を有する抗体ナノチューブなど、新しいバイオ機能材料としての応用展開が進んでいる。 |
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図１．(PLA/HSA)3ナノチューブの電顕写真：(A)調製後の凍結乾燥状態、(B)水中における膨潤状態、(C)管壁にウラニルイオンを捕捉した状態。 |
図2．蛋白質ナノチューブの分子捕捉：(A)FITC-ビオチン水溶液(左)と、それにアビジンナノチューブを加え遠心分離した後の上清み(右)、(B)粒径100nmのビオチン修飾ナノビーズを一次元内孔空間に捕捉するアビジンナノチューブ。 |
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【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】 |
| 【主な論文・著書】 |
| 著者 |
Xue Qu, Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Solid Nanotubes Comprising α-Fe2O3 Nanoparticles Prepared from Ferritin Protein |
| 発表先 |
ACS Nano |
| 掲載日 |
2010/3/23 |
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| 著者 |
Xue Qu, Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Molecular Capture in Protein Nanotubes |
| 発表先 |
ACS Nano |
| 掲載日 |
2010/1/26 |
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| 著者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Stephen Curry, Eishun Tsuchida, Kenichi Murata, Nobuhumi Nakamura, Hiroyuki Ohno |
| 表題 |
The Role of an Amino Acid Triad at the Entrance of the Heme Pocket in Human Serum Albumin for O2 and CO Binding to Iron Protoporphyrin IX |
| 発表先 |
Org. Biomol. Chem. |
| 掲載日 |
2009/9/21 |
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| 著者 |
Eishun Tsuchida, Keitaro Sou, Akito Nakagawa, Hiromi Sakai, Teruyuki Komatsu, Koichi Kobayashi |
| 表題 |
Artificial Oxygen Carriers, Hemoglobin Vesicles and Albumin-Hemes, Based on Bioconjugate Chemistry (総説) |
| 発表先 |
Biocnojugate Chem. |
| 掲載日 |
2009/8/19 |
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| 著者 |
Akito Nakagawa, Teruyuki Komatsu, StephenCurry, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
O2 Binding Properties of Human Serum Albumin Quadruple Mutant Complexed Iron Protoporphyrin IX with Axial His-186 Coordination |
| 発表先 |
Chem. Lett. |
| 掲載日 |
2009/8/1 |
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| 著者 |
小松晃之、屈 雪、土田英俊、中川晶人 |
| 表題 |
ヒト血清アルブミンを用いた機能分子・材料の創製（総説） |
| 発表先 |
人工血液 |
| 掲載日 |
2009/8/1 |
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| 著者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Xue Qu |
| 表題 |
Structural and Mutagenic Approach to Create Human Serum Albumin-Based Oxygen Carrier and Photosensitizer (総説) |
| 発表先 |
Drug. Metab. Pharmacokinet. |
| 掲載日 |
2009/8/1 |
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| 著者 |
Saburo Neya, Masaaki Suzuki, Hirotaka Ode, Tyuji Hoshino, Yuji Furutani, Hideki Kandori, Hiroshi Hori, Kiyohiro Imai, Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Functional Evaluation of Iron Oxypyriporphyrin in Protein Heme Pocket |
| 発表先 |
Inorg. Chem. |
| 掲載日 |
2008/10/10 |
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| 著者 |
Gang Lu, Eishun Tsuchida, Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Human Serum Albumin Nanotubes Comprising Layer-by-Layer Assembly with Polycation |
| 発表先 |
Chem. Lett. |
| 掲載日 |
2008/10/1 |
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| 著者 |
Xue Qu, Gang Lu, Eishun Tsuchida, Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Protein Nanotubes Comprised of an Alternate Layer-by-Layer Assembly using a Polycation as an Electrostatic Glue |
| 発表先 |
Chem. Eur. J. |
| 掲載日 |
2008/10/1 |
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| 著者 |
Xue Qu, Teruyuki Komatsu, Takaaki Sato, Otto Glatter, Hirohisa Horinouchi, Koichi Kobayashi, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Structure, Photophysical Property, and Cytotoxcity of Human Serum Albumin Complexed with Tris(dicarboxymethylene)[60]fullerene |
| 発表先 |
Bioconjugate Chem. |
| 掲載日 |
2008/8/20 |
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| 著者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Heme Pocket Architecture in Human Serum Albumin: Regulation of O2 Binding Affinity of a Prosthetic Heme Group by Site-Directed Mutagenesis |
| 発表先 |
Macromol. Symp. |
| 掲載日 |
2008/8/1 |
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| 著者 |
Akito Nakagawa, Teruyuki Komatsu, Makoto Iizuka, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
O2 Binding to Human Serum Albumin Incorporating Iron Porphyrin with a Covalently Linked Methyl-Histidine Isomer |
| 発表先 |
Bioconjugate Chem. |
| 掲載日 |
2008/3/21 |
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| 著者 |
小松晃之 |
| 表題 |
交互積層法による蛋白質ナノチューブの合成 |
| 発表先 |
有機・無機・金属ナノチューブ―非カーボンナノチューブ系の最新技術と応用展開― |
| 掲載日 |
2008/3/11 |
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| 著者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Patricia A. Zunszain, Stephen Curry, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Genetic Engineering of the Heme Pocket in Human Serum Albumin: Modulation of O2 Binding of Iron Protoporphyrin IX by Variation of Distal Amino Acids |
| 発表先 |
J. Am. Chem. Soc. |
| 掲載日 |
2007/9/12 |
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| 著者 |
Akito Nakagawa, Teruyuki Komatsu, Yubin Huang, Gang Lu, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
O2-Binding Albumin Thin Films: Solid Membranes of Poly(ethylene glycol)-Conjugated Human Serum Albumin Incorporating Iron Porphyrin |
| 発表先 |
Bioconjugate Chem. |
| 掲載日 |
2007/9/5 |
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| 著者 |
Gang Lu, Teruyuki Komatsu, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Artificial Hemoprotein Nanotubes |
| 発表先 |
Chem. Commun. |
| 掲載日 |
2007/7/28 |
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| 著者 |
Takaaki Sato, Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Induced Long-Range Attractive Potentials of Human Serum Albumin by Ligand Binding |
| 発表先 |
Phy. Rev. Lett. |
| 掲載日 |
2007/5/15 |
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| 著者 |
Akito Nakagawa, Teruyuki Komatsu, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
meso-Tetrakis( -o-amidophenyl)porphinatoiron(II) Bearing a Proximal Histidyl Group at the β-pyrrolic Position via an Acyl Bond: Synthesis and O2 Coordination in Aqueous Media |
| 発表先 |
Chem. Lett. |
| 掲載日 |
2007/5/5 |
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| 著者 |
Teruyuki Komatsu, Rong-Min Wang, Patricia A. Zunszain, Stephen Curry, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Photosensitized Reduction of Water to Hydrogen Using Human Serum Albumin Complexed with Zinc Protoporphyrin IX |
| 発表先 |
J. Am. Chem. Soc. |
| 掲載日 |
2006/12/20 |
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| 【主な発表・講演】 |
| 発表者 |
小松晃之 |
| 表題 |
血漿蛋白質を用いた機能分子・材料の創製 |
| 発表の場 |
分子ナノテクノロジー第174委員会、第31回研究会 |
| 発表日 |
2009/12/8 |
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| 発表者 |
Teruyuki Komatsu, Xue Qu |
| 表題 |
Protein Nannotubes: Synthesis, Structure and Molecular Capturing Ability |
| 発表の場 |
13th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes (Conception, Chile) |
| 発表日 |
2009/11/16 |
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| 発表者 |
Teruyuki Komatsu, Xue Qu |
| 表題 |
Protein Nanotubes for Biomolecular Separation (招待講演) |
| 発表の場 |
TIUPAC 5th International Symposium on Novel Materials and their Synthesis & 19th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (Shanghai, China) |
| 発表日 |
2009/10/21 |
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| 発表者 |
小松晃之、屈 雪 |
| 表題 |
蛋白質からなるナノチューブの構造制御と分子捕捉 |
| 発表の場 |
第58回高分子討論会 |
| 発表日 |
2009/9/16 |
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| 発表者 |
小松晃之 |
| 表題 |
人工酸素運搬体“アルブミン-ヘム”の創製と酸素輸送 |
| 発表の場 |
第36回日本集中治療医学会学術集会 |
| 発表日 |
2009/2/26 |
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| 発表者 |
Teruyuki Komatsu |
| 表題 |
Albumin-Heme Complexes: Heme Pocket Architecture for Modulation of Oxygen-Binding Property |
| 発表の場 |
第23回日本薬物動態学会年会
（International Suymposium on Development of Albumins with New Functions and Clinical Applications： 招待講演） |
| 発表日 |
2008/10/30 |
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| 発表者 |
A. Nakagawa, T. Komatsu, S. Curry, E. Tsuchida |
| 表題 |
O2 Binding Properties of Recombinant Albumin-Heme Complexes Having Arginine at the Entrance of the Heme Pocket |
| 発表の場 |
The 6th Current Issues on Blood Substitute Research |
| 発表日 |
2008/10/24 |
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| 発表者 |
小松晃之、屈 雪、土田英俊、堀之内宏久、小林紘一 |
| 表題 |
アルブミン-フラーレン錯体の光物性と細胞毒性 |
| 発表の場 |
第15回日本血液代替物学会年次大会 |
| 発表日 |
2008/10/23 |
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| 発表者 |
屈 雪、小松晃之、土田英俊 |
| 表題 |
蛋白質ナノチューブの鋳型合成とその特徴 |
| 発表の場 |
第57回高分子討論会 |
| 発表日 |
2008/9/24 |
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| 発表者 |
中川晶人、小松晃之、土田英俊 |
| 表題 |
ヘムポケット入口にアルギニンを導入した組換えアルブミン-プロトヘム錯体の酸素結合能 |
| 発表の場 |
第57回高分子学会年次大会 |
| 発表日 |
2008/5/30 |
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| 発表者 |
小松晃之、屈 雪、慮 剛、土田英俊 |
| 表題 |
蛋白質ナノチューブの合成と構造制御 |
| 発表の場 |
第57回高分子学会年次大会 |
| 発表日 |
2008/5/30 |
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| 発表者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Genetic Engineering of the Heme Pocket in Human Serum Albumin: Modulation of O2 Binding of Iron Protoporphyrin IX |
| 発表の場 |
9th International Symposium on Polymers for Advanced Technologies (PAT-9) |
| 発表日 |
2007/11/24 |
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| 発表者 |
小松晃之 |
| 表題 |
アルブミンを用いた機能蛋白質の創製とバイオナノチューブの構築 |
| 発表の場 |
第56回高分子学会討論会 |
| 発表日 |
2007/9/19 |
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| 発表者 |
Gang Lu, Teruyuki Komatsu, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
O2 Binding Nanotubes Made of Human Serum Albumin Incorporating Synthetic Heme |
| 発表の場 |
12th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes (MMC-12) |
| 発表日 |
2007/8/31 |
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| 発表者 |
Teruyuki Komatsu, Akito Nakagawa, Eishun Tsuchida |
| 表題 |
Genetically Engineered Heme Pocket in Human Serum Albumin: Modulation of O2 Binding to lron Protoporphyrin IX |
| 発表の場 |
12th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes (MMC-12) |
| 発表日 |
2007/8/29 |
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| 発表者 |
中川晶人、小松晃之、土田英俊 |
| 表題 |
遺伝子組換えヒト血清アルブミン-プロトヘム複合体のヘムポケット構造と酸素結合能 |
| 発表の場 |
第56回高分子学会年次大会 |
| 発表日 |
2007/5/31 |
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| 発表者 |
盧 剛、小松晃之、土田英俊 |
| 表題 |
アルブミンからなるナノチューブの合成と構造制御 |
| 発表の場 |
第56回高分子学会年次大会 |
| 発表日 |
2007/5/31 |
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| 【特許】 |
発明の
名称 |
蛋白質積層構造体とその製造法 |
| 出願番号 |
特願2008-114565 |
| 発明者 |
小松晃之、土田英俊 |
| 出願人 |
科学技術振興機構 |
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発明の
名称 |
組換えヒト血清アルブミン-金属ポルフィリン錯体と人工酸素運搬体 |
| 出願番号 |
特願2008-114564 |
| 発明者 |
小松晃之、土田英俊、中川晶人 |
| 出願人 |
科学技術振興機構 |
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| 【受賞】 |
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