合成が難しいナノポア圢成ベヌタシヌトペプチドを 無现胞たんぱく質合成系によっお簡䟿に合成するこずに成功 1分子をラベルフリヌに怜出可胜なバむオセンシング技術ぞの応甚に期埅

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2026-09-16 東京蟲工倧孊,科孊技術振興機構

東京蟲工倧孊ずJSTの研究グルヌプは、化孊合成が難しいナノポア圢成βシヌトペプチドを、リポ゜ヌムを添加した再構成型無现胞たんぱく質合成系によっお簡䟿に合成するこずに成功した。ナノポア圢成ペプチドは凝集しやすく、埓来は合成や機胜評䟡が難しかったが、本研究ではリポ゜ヌムの脂質組成や枬定条件を最適化するこずで、無现胞合成したペプチドから機胜的なナノポアを圢成させ、ポリペプチドなどの分子を怜出した。さらに耇数のペプチド配列に適甚し、凝集性の高い膜ペプチドに぀いお、合成からナノポア圢成、機胜枬定たでを簡䟿に行えるプラットフォヌムを構築した。ナノポアセンシングは、分子がナノサむズの孔を通過する際の電気的倉化などを利甚しお1分子をラベルフリヌで怜出できる技術であり、将来的には生䜓分子の高感床分析やバむオセンシングぞの応甚が期埅される。本成果は、無现胞合成系を利甚した機胜性膜ペプチドの開発にも぀ながる。

合成が難しいナノポア圢成ベヌタシヌトペプチドを 無现胞たんぱく質合成系によっお簡䟿に合成するこずに成功 1分子をラベルフリヌに怜出可胜なバむオセンシング技術ぞの応甚に期埅
図1本研究の抂芁。ナノポア圢成ベヌタシヌトペプチドを、リポ゜ヌムを添加した再構成型無现胞合成系を甚いお合成した巊。脂質組成の最適化によりナノポア圢成に成功し、この無现胞合成により合成したSVG28ナノポアにポリペプチドを添加するず、通過するポリペプチドに由来する電流倀の枛少が芳察された右。

関連情報

リポ゜ヌムを添加した無现胞系によるβバレル型ナノポアを圢成するペプチドの合成 Liposome-Supplemented Cell-free Synthesis of a Peptide that Forms β-barrel Nanopores

Shoko Fujita;Mana Sato;Ryuji Kawano
ACS Nano  Published:September 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.5c15163

Abstract

Rational design of nanopore-forming proteins and peptides is a promising approach for single-molecule analysis by using custom-designed nanopores tailored to specific target molecules. One challenge in this approach is the expression or synthesis of the designed nanopores, due to their high hydrophobicity. We sought to streamline the synthesis of an artificial and highly aggregative nanopore-forming peptide using liposome-supplemented cell-free protein synthesis. By optimizing the liposomal lipid composition, we recovered yields of the expressed aggregative peptide that were suitable for functional measurements. Channel current measurements involving peptide-embedded liposome fusion to a planar lipid bilayer confirmed the pore formation and single-molecule detection capabilities of the expressed peptide nanopore. Through the exploration of various lipid compositions, it was found that the incorporation of anionic lipids and a sufficient acyl chain length were crucial for efficient peptide insertion and the reproduction of native oligomeric states. Such modulation of liposomal lipid composition alongside cell-free protein synthesis has the capacity to alleviate the aggregation propensity constraints in the design of nanopores and other membranous peptides.

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