人工イオンチャネルの精密デザインに成功～膜ペプチドの集まる数を自在に制御して新機能の創出へ～(JST)

＜概要＞

理化学研究所（理研） 生命機能科学研究センター 生体分子動態デザイン研究チームの新津 藍 チームリーダー、開拓研究本部 杉田理論分子科学研究室の杉田 有治 主任研究員、ジョン・ジェウン 専任技師、環境資源科学研究センター 触媒・融合研究グループの袖岡 幹子 グループディレクター、ブリストル大学のデレック・ウルフソン 教授、キングス・カレッジ・ロンドンのマーク・ワレス 教授らの国際共同研究グループは、自然界にはないたんぱく質を理論的に設計する独自の手法を用いて、ペプチドを自己組織的に一定の数で集合させ、脂質二重膜にイオンの透過する孔（あな）を形成する人工イオンチャネルの作製に成功しました。
本研究成果は、生物の生命維持に欠かせないイオンチャネルの機能を理解するためのモデルシステムの開発や、任意の分子のみを透過させる人工分子フィルターなど新しい生体分子材料の開発への応用が期待されます。
今回、国際共同研究グループは、計算機を用いた理論設計を基に、集合するペプチドの数を制御して大きさの異なるイオンチャネルを作製しました。また、スーパーコンピューター「富岳」と理研 Ｈｏｋｕｓａｉ－ＢｉｇＷａｔｅｒｆａｌｌを用いた全原子分子動力学シミュレーションと一分子観察を組み合わせ、人工イオンチャネルが動的な構造変化を示すことを明らかにしました。
本研究は、科学雑誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」（現地時間２０２５年３月２８日付）に掲載されます。

本研究は、理化学研究所 運営費交付金（生命機能科学研究）で実施し、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 さきがけ「自在配列膜貫通ペプチド精密設計法の開発と機能開拓（研究代表者：新津 藍、ＪＰＭＪＰＲ２２Ａ９）」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業 学術変革領域研究（Ａ）「無細胞分子システムで機能する膜貫通タンパク質モジュールの理論設計（研究代表者：新津 藍、２４Ｈ０１１６２）」、文部科学省 「富岳」若手課題「人工膜タンパク質理論設計法開発に向けたｄｅ ｎｏｖｏ設計膜ペプチド会合動態の分子動力学計算（課題番号：ｈｐ２３００９０）」、「富岳」一般課題「拡張アンサンブル法による生体分子動態の解析（課題番号：ｈｐ２１０１０７）」などによる助成を受けて行われました。

＜プレスリリース資料＞

本文PDF（764KB）

＜論文タイトル＞

“Rational design principles for de novo α-helical peptide barrels with dynamic conductive channels”
ＤＯＩ：10.1021/jacs.4c13933

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