センサー機能分子の導入による外部環境応答性タンパク質の分子デザイン

Research Project

Project/Area Number	12019258
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	浜地格九州大学, 工学研究院, 助教授 (90202259)
Project Period (FY)	2000
Project Status	Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 2000: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	半合成酵素 / バイオセンサー / 糖センサー / リボヌクレアーゼ / レクチン / 光親和性ラベル化
Research Abstract	本研究の目的は、特定化学物質の濃度に応じて構造・活性を制御できる外部環境応答機能を天然の酵素・タンパク質に付与するための新たな方法論を提案することである。その設計戦略としてホストゲスト機能化学で開発されてきた人工ホスト分子と天然酵素・タンパク質をタンパク質工学的手法を駆使して有機的に連携させるというこれまでにない新規なアイデアを採用する。特定分子を認識したときにのみ劇的に活性・構造が変化するハイブリッド酵素を一般的に設計できれば、従来にないタイプのバイオセンターとなるだけでなく、生きた細胞溶液中でも微量物質の濃度変化をセンシングし、酵素反応を自分で調整する新しいタイプのsophisticated生体分子アーキテクチャーとなると期待される。最終年度は以下の三つの項目を明らかにした。 (1)遷移金属イオン結合能を持った非天然アミノ酸を組み込んだ合成S-ペプチドをSプロテインと自己組織的に複合化して半合成したリボヌクレアーゼの金属イオン応答機構が、表面での電荷反転に起因していることを見いだした。 (2)半合成リボヌクレアーゼが応答する金属イオンの選択性を調査して、鉄と銅に対する高い選択性を発見し、重金属イオンセンサーとしての可能性を示した。 (3)本研究で提案したホスト・ゲスト化学的コンセプトを基盤としたバイオセンサー構築の概念を他のタンパク質に適用について試み、概念の一般性を実証した。