　鳥取大学工学部化学バイオ系学科の稲葉央助教、松浦和則教授らの研究グループは、北海道大学大学院理学研究院の角五彰准教授、佐田和己教授らの研究グループとの共同研究により、タンパク質ナノチューブ状集合体「微小管」の内部に磁性ナノ粒子を導入することで、市販の磁石に応答して配列化する「磁性微小管」の構築に世界で初めて成功しました（図）。
　天然には磁性ナノ粒子を体内に有する磁性細菌が存在し、地磁気に沿って運動することが知られています。磁性細菌を模倣した磁性材料の開発が進められているものの、「磁場応答性」と「運動性」を両立することは困難でした。本研究では、運動性を有するタンパク質ナノチューブである微小管に着目し、独自に開発した微小管内部に結合するTau由来ペプチドTPを利用することで、磁性を有するコバルト白金（CoPt）ナノ粒子を微小管内部に導入することに成功しました。CoPtナノ粒子内包微小管は、100円均一ショップで市販されているネオジム磁石に応答して非常に規則正しく配列することが明らかとなり、微小管本来の運動性は減少することなく、むしろ増大しました。本成果により、微小管からなる超小型デバイスや分子ロボットの運動方向制御法としての応用が期待されます。

　本研究成果は、日本学術振興会科学研究費助成事業（18H05423、18H03673、19K15699）、公益財団法人池谷科学技術振興財団の支援により得られたもので、2020年6月11日にアメリカ化学会が発行した「Nano Letters」（インパクトファクター＝12.3）のオンライン版に掲載されました。
※詳細はプレスリリース(PDF 836KB)をご覧ください。

図.本研究の概念図。微小管にコバルト白金（CoPt）ナノ粒子を内包することで、磁石の外部磁場に沿って微小管が配列した。

今後の展開

　本研究では、磁性細菌を模倣し、ペプチドを用いて微小管内部でCoPtナノ粒子を形成されることで「磁場応答性」と「運動性」を両立する磁性微小管の構築に成功しました。極小空間における微小管の配向や運動を磁場で制御することで、超小型デバイスや分子ロボットへの応用が期待されます。特に、磁性細菌のように微小管の運動方向を磁場で制御できれば、望みの位置への効率的な分子輸送や微小管の集団運動制御などに期待が持たれます。

論文タイトルと著者

タイトル：Magnetic Force-Induced Alignment of Microtubules by Encapsulation of CoPt Nanoparticles using a Tau-Derived Peptide
著者：Hiroshi Inaba*,Mayuki Yamada, Mst. Rubaya Rashid, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Kazunori Matsuura*
掲載誌：Nano Letters

用語解説

Tau由来ペプチドTP

本研究グループによって開発された、微小管内部に結合するペプチド（CGGGKKHVPGGGSVQIVYKPVDL）（Chem. Eur. J., 2018, 24, 14958）。微小管関連タンパク質の一種であるTauから設計され、微小管内部に相当するチューブリンのポケットに結合する。今回はTPとCoPtナノ粒子形成を促すペプチド（HYPTLPLGSSTY）を連結することで、微小管内部へのCoPtナノ粒子導入を試みた。

ネオジム磁石

希土類磁石の一種であり、永久磁石の中では最も強力とされる。電車やハードディスクドライブ、ヘッドフォンなどに広く用いられている。今回は外径22mm、厚み10mmの丸型の市販品を用いた。