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Decoding Protein Assembly Dynamics with Artificial Protein Needles
2022/01/06
掲載言語： 英語
Protein assembly is essential for the formation of ordered biological structures, but imagine engineering one! This is exactly what researchers at To
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動いて並んでつながって。タンパク質が幾何学模様に！ プログラムされた分子が自発的にナノ模様を形成
2022/01/06
掲載言語： 日本語
要点-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概要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は、九州大学大学院理学研
学位
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博士 （ 2024年3月 東京工業大学 ）
学歴
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東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系
2021年4月 - 2024年3月
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東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系
2019年4月 - 2021年3月
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東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系
2015年4月 - 2019年3月
経歴
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東京科学大学 生命理工学院 生命理工学系 助教
2024年10月 - 現在
国名：日本国
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東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系 助教
2024年4月 - 2024年9月
国名：日本国
所属学協会
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高分子学会 バイオ・高分子研究会
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日本化学会 生体機能関連化学部会
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高分子学会
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日本化学会
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日本生物物理学会
論文
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Deformation Gradient Tensor Model of Roll–Spiral Transformation for Protein Assembly R-Body
Satoru Tsugawa, Kosuke Kikuchi, Koki Date, Tomonobu Nonoyama, Zichen Kang, Takafumi Ueno
2026年5月
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Design of a Hierarchical Assembly at a Solid–Liquid Interface Using an Asymmetric Protein Needle
Kosuke Kikuchi, Koki Date, Takafumi Ueno
Langmuir 2023年2月
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Protein Needles Designed to Self‐Assemble through Needle Tip Engineering
Kosuke Kikuchi, Tatsuya Fukuyama, Takayuki Uchihashi, Tadaomi Furuta, Yusuke T. Maeda, Takafumi Ueno
Small 2106401 - 2106401 2022年1月
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Dynamic Behavior of Cargo Proteins Regulated by Linker Peptides on a Protein Needle Scaffold
Que D. Nguyen, Kosuke Kikuchi, Mariko Kojima, Takafumi Ueno
Chemistry Letters 51 ( 1 ) 73 - 76 2021年10月
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The Versatile Manipulations of Self-Assembled Proteins in Vaccine Design
Que Dan Nguyen, Kosuke Kikuchi, Basudev Maity, Takafumi Ueno
International Journal of Molecular Sciences 22 ( 4 ) 1934 - 1934 2021年2月
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Takafumi Ueno, Kento Niwase, Daisho Tsubokawa, Kosuke Kikuchi, Natsumi Takai, Tadaomi Furuta, Ryuji Kawano, Takayuki Uchihashi
Nanoscale 12 ( 15 ) 8166 - 8173 2020年
MISC
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細胞内タンパク質結晶化――自然界の「ジャマモノ」を巧みに利用して分子を精密合成
菊池 幸祐
化学と工業 78 ( 10 ) 678 - 679 2025年10月
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β-ヘリックス人工分子針の動的集合設計
菊池幸祐, 福山達也, MAITY Basudev, 古田忠臣, 前多裕介, 内橋貴之, 上野隆史
日本化学会春季年会講演予稿集(Web) 101st 2021年
講演・口頭発表等
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Protein assembly engineering coupled with high-speed atomic force microscopy 招待
Kosuke Kikuchi
International Symposium of the Institute of Industrial Nanomaterials (IS-IINa 2025) 2025年3月
受賞
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令和6年度東京工業大学手島精一記念研究賞（博士論文賞）
2025年3月 東京科学大学
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THE 2024 AWARDS OF THE DIMITRIS N. CHORAFAS FOUNDATION
2024年9月 THE DIMITRIS N. CHORAFAS FOUNDATION
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日本化学会第103春季年会学生講演賞
2023年3月 日本化学会
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第15回大隅ジャーナル賞
2022年1月 東京工業大学
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修士論文研究計画論第二中間発表会 優秀ポスター賞
2019年12月 東京工業大学生命理工学院
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第9回CSJ化学フェスタ優秀ポスター発表賞
2019年10月 日本化学会
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10th ICMAT MRS Best Poster Award
2019年6月 International Conference on Materials for Advanced Technologies Assembly Formation of Needle-Like Protein from Bacteriophage T4 Observed by High Speed Atomic Force Microscopy
共同研究・競争的資金等の研究課題
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分子ゆらぎに基づくタンパク質結晶変形メカニズムの解明
研究課題/領域番号：26K17957 2026年4月 - 2028年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
菊池 幸祐
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
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研究課題/領域番号：25142745 2025年 - 2027年
科学技術振興機構 戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ACT-X 戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/ACT-X
菊池 幸祐
担当区分：研究代表者
外部刺激で形を変える高分子材料は多数知られていますが、タンパク質結晶で同様の機能を示す例はほとんどありません。本研究は、細胞内結晶化による迅速な変異体作製とアミノ酸残基レベルの設計を組み合わせ、外部刺激に応答して変形を繰り返す「動くタンパク質結晶」を設計します。これにより、分子設計が巨視的変形へ直結する新しいタンパク質材料科学の学理の確立を目指します。
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細胞内タンパク質結晶―ゲル複合によるATP自律合成材料の創製
研究課題/領域番号：24K23076 2024年7月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
菊池 幸祐
配分額：2860000円 （ 直接経費：2200000円 、 間接経費：660000円 ）
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集合力トポロジー制御を基軸としたシンプルなタンパク質集合構造設計
研究課題/領域番号：22KJ1304 2023年3月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
菊池 幸祐
配分額：1300000円 （ 直接経費：1300000円 ）
タンパク質集合体は生体適合性と機能性から次世代超分子材料として期待されており，近年ではタンパク質工学や計算科学にもとづく集合構造の人工設計がさかんにおこなわれてきた．しかし，タンパク質の複雑な集合化反応を動的挙動にもとづき制御する指針は確立されていない．そこで本研究では，分子周りにおける，集合化を駆動する相互作用の配置を「集合力トポロジー」と定義し，その制御による，（1）二次元集積の設計，および（2）三次元複合化集積による液晶材料創出に挑戦した．
初年度はタンパク質分子針PNが有する異方形状に着目し，それらの自発的な二次元集合化の制御を試みた．PNの相互作用点を考慮したタンパク質を設計・合成し，高速原子間力顕微鏡観察を用いた二次元集合パターンの観察をおこなった．その結果，マイカ基板上特異的な四量体ユニットの形成を確認し，設計した二か所の相互作用点を使い分けたネットワーク状集合体を見出した．これにより，タンパク質のトポロジーを考慮したシンプルな設計による集合体設計が実現可能であることを示した．
最終年度である次年度は，セルロースナノ結晶（CNC）とタンパク質の複合化による構造色材料設計を目指した．ウシ血清アルブミンをはじめとする5種類のタンパク質をモデルとした実験系の確立を試みた．CNCとタンパク質とを混合した構造色フィルムの合成をおこない，光学顕微鏡とUV-Visスペクトル測定によって光学特性の変化を見出した．ここから，タンパク質―CNCハイブリッド系の利用により，自己集合材料の物性制御が実現可能であると提唱した．
以上より，異方形状分子の自己集合制御を実証し，タンパク質分子設計による生体由来ハイブリッド材料の創出への可能性を切り拓いた．
メディア報道
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Decoding protein assembly dynamics with artificial protein needles インターネットメディア
American Association for the Advancement of Science (AAAS) EurekAlert https://www.eurekalert.org/news-releases/939325 2022年1月