上野研究室

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タンパク質集合体を、化学で機能化する。

上野研究室は、タンパク質が自然に集まってできる集合体を、化学の力で機能化する研究をしています。
タンパク質集合体は、自然界のさまざまな場所で機能材料として使われています。
そのつくられ方や構造を精密に調べ、計算機による設計も取り入れて、新しい生体材料を生み出しています。
精密に動く分子機械や、天然を上回る人工酵素、標的のタンパク質を保存する分子のカゴなどが生まれています。

Research研究课题

自然界のさまざまな場所で機能材料として使われているタンパク質集合体に着目し、そのエンジニアリング、精密構造解析、計算機設計と分子動力学法による機能解析を進めています。バイオテクノロジーやエネルギーの問題を解決する、革新的な機能性タンパク質材料を生み出すことを目指しています。

※示意图

タンパク質集合体と生体材料↗

タンパク質集合体は、複数のタンパク質が自発的に集まる自己集積反応でできます。細胞の中のように多くの分子が混み合う環境で、どうやって精密な集合体ができるのかを調べ、針状・カゴ状・格子状などの集合体を人工的に作って、ワクチン開発などにつながる応用を進めています。

※示意图

金属の働きと固体材料への応用↗

タンパク質集合体がつくる分子の空間が、金属の反応性を精密に制御することに着目しています。有機溶媒の中でしか進まない反応を水中で進める人工金属酵素を開発し、人工光合成や、貴重な微量金属を回収する分子ツールづくりにも挑んでいます。

※示意图

精密構造解析と計算科学↗

Ｘ線自由電子レーザや高速原子間力顕微鏡といった最先端の計測手法を使い、ナノ秒・オングストロームの化学反応から、ミリ秒・ナノメートルの集合化反応まで捉えようとしています。集合体の設計や反応機構の解明には、スーパーコンピュータによる計算も欠かせません。

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