07 未開拓タンパク質の1分子計測技術・デバイス開発

渡邉 力也

理化学研究所主任研究員

研究室HP

近年、従来のタンパク質の概念を覆す、細胞内でのタンパク質の特殊な存在様式や機能発現様式が注目されている。このような背景の下、タンパク質の機能を正しく理解するためには、単に細胞から単離して精微に解析するだけでなく、細胞環境をin vitroで再現する新規手法の開発が必要不可欠となる。本課題では、異分野融合研究を通じて、細胞機能の再構築技術を確立すると共に、レパートリーが増えつつある種々の新規タンパク質の1分子解析技術を開発する。更に、精微かつ大規模な1分子計測プラットフォームを確立することで、 “未開拓タンパク質”を1タンパク質レベルの感度、精度で網羅的に理解する次世代の1分子生物物理学研究を推進すると共に、生物学・医薬学にまたがる新知見の創出につなげる。
1)細胞環境の再構築・制御技術の開発
2)タンパク質の1分子機能解析技術の高度化

  1. Sakamoto, S., *Komatsu, T.,*Watanabe, R., Zhang, Y., Inoue, T., Kawaguchi, M., Nakagawa, H., Ueno, T., Okusaka, T., Honda, K., *Noji, H., & *Urano, Y.
    “Multiplexed single-molecule enzyme activity analysis for counting disease-related proteins inbiological samples”
    Sci Adv (2020) 6, eaay0888
  2. *Watanabe, R., Sakuragi, T., *Noji, H., & *Nagata, S.:
    “Single molecule analysis of phospholipid scrambling by TMEM16F”
    Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, 3066-3071 (2018)
  3. Baba, K., Yoshida, W., Toriyama, M., Shimada, T., Manning, C., Saito, M., Kohno, K., Trimmer, J., Watanabe, R., & *Inagaki, N.:
    “Gradient-reading and mechano-effector machinery for netrin-1–induced axon guidance”
    eLife 7, e34593. (2018)
  4. Abe, K., Katsuno, H., Toriyama, M., Baba, K., Mori, T., Hakoshima, T., Kanemura, Y., Watanabe, R., & Inagaki, N.:
    “Grip and slip of L1-CAM on adhesive substrates direct growth cone haptotaxis”
    Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, 2764-2769 (2018)
  5. *Watanabe, R., Soga, N., Hara, M., & *Noji, H.:
    “Arrayed water-in-oil droplet bilayers for membrane transport analysis”
    Lab Chip 16, 3043-3048 (2016)
  6. *Watanabe, R., Soga, N., Fujita, D., Tabata, K. V., Yamauchi, L., Kim, SH., Asanuma, D., Kamiya, M., Urano, Y., *Suga, H., & *Noji, H.:
    “Arrayed lipid bilayer chambers allow single-molecule analysis of membrane transporter activity”
    Nat. Commun. 5, 4519 (2014)
  7. Watanabe, R., & *Noji, H.:
    “Timing of inorganic phosphate release modulates the catalytic activity of ATP-driven rotary motor protein”
    Nat. Commun. 5, 3486 (2014)
  8. Watanabe, R., Tabata, KV., Iino, R., Ueno, H., Iwamoto, M., Oiki, S., & *Noji, H.:
    “Biased Brownian stepping rotation of FoF1-ATP synthase driven by proton motive force”
    Nat. Commun. 4, 1631 (2013)
  9. Watanabe, R., Okuno, D. Sakakihara, S. Shimabukuro, K. Iino, R. Yoshida, M. & *Noji, H.:
    “Mechanical modulation of catalytic power on F1-ATPase”
    Nat. Chem. Biol. 1, 86-92 (2012)
  10. Watanabe, R., Iino, R. & *Noji, H.:
    “Phosphate release in F1-ATPase catalytic cycle follows ADP release.”
    Nat. Chem. Biol. 6, 814-20 (2010)