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Development of highly functionalized protein production technology by incorporating multiple non-natural amino acid derivatives

Research Project

Project/Area Number 16K21631
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Applied biochemistry
Bio-related chemistry
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

Ohtake Kazumasa  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (80593631)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords応用生物化学 / 酵素化学 / バイオテクノロジー / タンパク質工学 / 微生物による生産 / 非天然型アミノ酸 / 拡張遺伝暗号 / 合成生物学
Outline of Final Research Achievements

In this study, I developed a method in vivo to incorporate two non-natural amino acids or their derivatives simultaneously into the same polypeptide chain. This method was implemented by using E. coli codon redefined strains. At the beginning of this study, the type of amino acid species that could be introduced was limited, depending on the property of the original strain, but this barrier was successfully avoided, enabling the production of non-enzymatically activatable stabilized transglutaminase. The utility of this method has been demonstrated for other targets, and a wide range of applications to protein engineering using non-natural amino acids are expected.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自然界において生物が通常のタンパク質合成に用いるアミノ酸は20種類に限られている。アミノ酸が連なって出来るタンパク質の機能や性質も、元々のアミノ酸の化学的特性が制限されることに由来した限界があると考えられる。新たな化学的特性をもつ非天然型アミノ酸をタンパク質に導入する技術はこの限界を超えたタンパク質を生み出すことを可能にする。本課題の成果はこのような研究を加速し、タンパク質の産業医療応用の可能性をさらに広げるものと期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Engineering an Automaturing Transglutaminase with Enhanced Thermostability by Genetic Code Expansion with Two Codon Reassignments2018

    • Author(s)
      Ohtake Kazumasa、Mukai Takahito、Iraha Fumie、Takahashi Mihoko、Haruna Ken-ichi、Date Masayo、Yokoyama Keiichi、Sakamoto Kensaku
    • Journal Title

      ACS Synthetic Biology

      Volume: 7 Issue: 9 Pages: 2170-2176

    • DOI

      10.1021/acssynbio.8b00157

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pyrrolysyl-tRNA synthetase with a unique architecture enhances the availability of lysine derivatives in synthetic genetic codes2018

    • Author(s)
      A. Yamaguchi, F. Iraha, K. Ohtake, K. Sakamoto
    • Journal Title

      Molcules

      Volume: 23 Issue: 10 Pages: 2460-2460

    • DOI

      10.3390/molecules23102460

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Extensive Survey of Antibody Invariant Positions for Efficient Chemical Conjugation Using Expanded Genetic Codes2017

    • Author(s)
      Kato Akifumi、Kuratani Mitsuo、Yanagisawa Tatsuo、Ohtake Kazumasa、Hayashi Akiko、Amano Yoshimi、Kimura Kaname、Yokoyama Shigeyuki、Sakamoto Kensaku、Shiraishi Yasuhisa
    • Journal Title

      Bioconjugate Chemistry

      Volume: 28 Issue: 8 Pages: 2099-2108

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.7b00265

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 二重コドン再定義を用いたトランスグルタミナーゼの高機能化2018

    • Author(s)
      大竹 和正、高橋 美穂子、春名 健一、坂本 健作
    • Organizer
      「細胞を創る」研究会 11.0(仙台市)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 二種非天然型アミノ酸同時導入による高機能化タンパク質生産2018

    • Author(s)
      大竹 和正、春名 健一、坂本 健作
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会(名古屋市)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 二種非天然型アミノ酸同時導入による非酵素的活性化可能な安定化トランスグルタミナーゼの生産2017

    • Author(s)
      大竹 和正, 春名 健一, 坂本 健作
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌コドン再定義株を用いた二種非天然型アミノ酸導入によるタンパク質工学2017

    • Author(s)
      大竹 和正、春名 健一、坂本 健作
    • Organizer
      第17回蛋白質科学会年会(仙台市)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌を用いた非天然型アミノ酸導入~コドン再定義が拓く新たな可能性2017

    • Author(s)
      大竹 和正
    • Organizer
      2017年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー(福山市)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] コドン再定義株を用いた二種非天然型アミノ酸同時導入2017

    • Author(s)
      大竹 和正、春名 健一、坂本 健作
    • Organizer
      第12回無細胞生命科学研究会(柏市)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 大腸菌コドン再定義株を用いた二種非天然型アミノ酸同時導入法の開発2016

    • Author(s)
      大竹 和正
    • Organizer
      日本農芸化学会関東支部2016年度第2回支部例会
    • Place of Presentation
      日本獣医生命科学大学(東京都武蔵野市)
    • Year and Date
      2016-09-10
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 変異VHH抗体及びその製造方法2018

    • Inventor(s)
      坂本健作、大竹和正 他
    • Industrial Property Rights Holder
      坂本健作、大竹和正 他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-124289
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 非天然アミノ酸導入抗体2016

    • Inventor(s)
      横山茂之 坂本健作 柳沢達男 大竹和正 (他 計10名)
    • Industrial Property Rights Holder
      横山茂之 坂本健作 柳沢達男 大竹和正 (他 計10名)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-08-18
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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