国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学／自然科学研究機構生命創成探究センターの内橋 貴之 教授、九州大学大学院理学研究院の前多 裕介 准教授、福山 達也 研究員（当時）の研究グループは、東京工業大学生命理工学院生命理工学系の菊池 幸祐 大学院生と上野 隆史 教授、古田 忠臣 助教のグループと共同で、タンパク質の部品を組み換えることで目的のナノ模様をつくりだすことに成功した。
タンパク質集合体^（1）は、持続可能なナノマテリアルや生体内ではたらく分子ロボットの素材として注目されているが、望みの模様をつくりだすことは困難とされていた。本研究では棒状の構造を有するタンパク質に着目し、その両末端を改造することで分子をプログラムし、三角形格子や横並び状態、ファイバー構造などの二次元ナノ模様の作り分けに成功した。
今回の二次元ナノ模様は、タンパク質の群れが動きまわりながら相手を見つけ、連結していくことによって形成される。したがって、これまで分子レベルでは実現されてこなかった、イワシやムクドリの群れのようなアクティブマター^（2）としてのタンパク質の利用が見込める。さらに、タンパク質が模様の欠陥をみずから修復して整列していく様子も確認されており、生体適合性の自己回復フィルムやタンパク質由来のウェアラブルデバイスをはじめとする、次世代スマート材料^（3）としてさらなる応用が期待される。
本成果は、新学術領域「発動分子科学」と文部科学省科研費の支援によるもので、ナノマテリアル分野において最も権威のある学術誌のひとつである「スモール（Small、Wiley-VCH誌）」のオンライン版で1月6日に公開された。

【ポイント】

○タンパク質が自発的に動いて相手を選びながら模様をつくる
○タンパク質の部品を変えるだけで模様の種類を制御できる
○タンパク質を魚の群れのように操る分子ロボットの作成技術につながる

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【用語説明】

（1） タンパク質集合体：タンパク質同士の相互作用によって複数のユニットが集まり、より大きなサイズや高度な機能をもつようになったもの。
（2） アクティブマター：魚や鳥、細胞、タンパク質など、自発的に運動しながらも集団として秩序だった行動パターンをみせる物質のこと。
（3） スマート材料：周囲の環境や刺激を知覚・判断し、それをもとに適切な行動を起こす機能素材。

【論文情報】

掲載誌：Small
論文タイトル：Protein Needles Designed to Self-assemble through Needle Tip Engineering
著者：K. Kikuchi,⁽¹⁾ T. Fukuyama,⁽²⁾ T. Uchihashi,^(3,4) T. Furuta,⁽¹⁾ Y. T. Maeda,⁽²⁾ T. Ueno⁽¹⁾
所属：（1）東京工業大学生命理工学院
　　　（2）九州大学大学院理学研究院物理学部門
　　　（3）名古屋大学大学院理学研究科
　　　（4）自然科学研究機構生命創成探究センター（ExCELLS）生命分子動態計測グループ
DOI：10.1002/smll.202106401
URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202106401

【研究代表者】

https://www.d.phys.nagoya-u.ac.jp/