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架橋酵素反応によるマルチコンポーネントワクチン創製のための基盤技術の開発

Research Project

Project/Area Number 21J12611
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

佐藤 崚  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsコンポーネントワクチン / タンパク質重合体 / 微生物由来トランスグルタミナーゼ / 分子クラウディング環境
Outline of Research at the Start

ワクチンは感染症予防のために利用される医薬品である。ワクチンとしての効果が期待される抗原部分のみを天然成分から単離・精製もしくは遺伝子工学的手法により人工的に調製したものはコンポーネントワクチンと呼ばれ、安全性が高い一方、免疫誘導能が低いという問題が存在する。コンポーネントワクチンの抗原性向上を志向し、Virus-like Particleのような球状足場材料への抗原提示が試みられているが、抗原以外の部位に対する想定外の免疫応答への懸念がある。本研究では不必要な免疫応答を最小化するため、足場材料を必要としない抗原タンパク質集合化技術により新たなコンポーネントワクチンを創製することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

ワクチンは感染症予防のために利用される医薬品である。本研究は酵素反応を介して、抗原部位のみから構成される直鎖状構造を持つコンポーネントワクチンの創製を目的としている。申請者はこれまでに生体内で架橋反応を触媒する酵素である微生物由来トランスグルタミナーゼ(MTG)の反応点を含むタンパク質架橋用のペプチドタグ(PolyTag)の設計を行い、PolyTag融合タンパク質をMTGによって重合化させる技術を確立した。しかし、当該手法で得られる主生成物はタンパク質のオリゴマーであり、コンポーネントワクチンとして利用するには重合度が不十分であることが考えられた。申請者は前年度までに分子クラウディング環境という溶媒環境において、MTGが触媒するタンパク質重合体形成反応が促進される現象を明らかにしたが、そのメカニズムは不明であった。そこで2022年度は分子クラウディング環境におけるタンパク質間の架橋反応についての詳細な解析を実施した。
分子クラウディング環境とは高分子が高濃度に存在する、細胞内を模倣した溶液環境である。当該環境において蛍光小分子基質、蛍光小分子とタンパク質基質、タンパク基質の架橋反応を評価し、エネルギー移動を指標として、緩衝溶液中における架橋速度と比較した。その結果、蛍光小分子基質同士の架橋はクラウディング環境中で減速し、タンパク質基質同士の架橋は緩衝溶液中よりも1.3倍加速されることが明らかとなった。これは溶液に含まれる高分子の排除体積効果により、タンパク質基質と酵素の接触が促進されたためだと考えられる。よってクラウディング環境は酵素反応を介したコンポーネントワクチン形成のための有用な反応場であることが示唆された。
2022年度の研究成果について、4件の国内学会および3件の国際学会で発表を行った。また、当該成果については一編の論文としてまとめ、受理された。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Molecular crowding elicits the acceleration of enzymatic crosslinking of macromolecular substrates2023

    • Author(s)
      Sato Ryo、Minamihata Kosuke、Wakabayashi Rie、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 306-314

    • DOI

      10.1039/d2ob01549h

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of the Antifungal Activity of Chitinase by Palmitoylation and the Synergy of Palmitoylated Chitinase with Amphotericin B2022

    • Author(s)
      Santoso Pugoh、Minamihata Kosuke、Ishimine Yugo、Taniguchi Hiromasa、Komada Takuya、Sato Ryo、Goto Masahiro、Takashima Tomoya、Taira Toki、Kamiya Noriho
    • Journal Title

      ACS Infectious Diseases

      Volume: 8 Issue: 5 Pages: 1051-1061

    • DOI

      10.1021/acsinfecdis.2c00052

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enzyme-catalyzed protein crosslinking under macromolecular crowding conditions yields highly polymerized functional protein assemblies2022

    • Author(s)
      Sato Ryo、Minamihata Kosuke、Wakabayashi Rie、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • Organizer
      ICYRAM 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子クラウディング環境下における架橋酵素の触媒挙動の理解2022

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] クラウディング環境における微生物由来トランスグルタミナーゼの架橋触媒活性評価2022

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      化学工学会第53回秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of substrate size on cross-linking behavior of microbial transglutaminase under crowded conditions2022

    • Author(s)
      Sato Ryo、Minamihata Kosuke、Wakabayashi Rie、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • Organizer
      Active Enzyme Molecule 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enzymatic protein crosslinking under macromolecular crowding conditions yields highly polymerized protein assemblies2022

    • Author(s)
      Sato Ryo、Minamihata Kosuke、Wakabayashi Rie、Goto Masahiro、Kamiya Noriho
    • Organizer
      ACB ISBE 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クラウディング環境が微生物由来トランスグルタミナーゼの架橋触媒挙動に与える影響2022

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子クラウディング環境下における微生物由来トランスグルタミナーゼの触媒挙動2022

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      2022年 トランスグルタミナーゼ研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] クラウディング環境下での酵素触媒架橋反応が与える超巨大タンパク質重合体の機能評価2022

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      化学工学会第87年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 架橋酵素反応による末端機能化タンパク質集合体の調製2021

    • Author(s)
      佐藤崚
    • Organizer
      2021年度生物工学若手研究者の集い夏のオンラインセミナー2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 架橋酵素によるタンパク質重合化挙動の制御と応用2021

    • Author(s)
      佐藤崚
    • Organizer
      化学工学会九州支部第26回学生賞審査会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 架橋酵素による高分子水溶液中での特異なタンパク質集合化挙動2021

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      第15回バイオ関連化学シンポジウム開催
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素反応を介した事後修飾によるタンパク質集合体の機能拡張2021

    • Author(s)
      佐藤崚・南畑孝介・若林里衣・後藤雅宏・神谷典穂
    • Organizer
      化学工学会第52回秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子溶液中での酵素反応によるタンパク質集合体の形成促進と機能評価2021

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      第73回日本生物工学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] クラウディング環境と酵素反応を用いたタンパク質重合体形成とその機能評価2021

    • Author(s)
      佐藤崚、南畑孝介、若林里衣、後藤雅宏、神谷典穂
    • Organizer
      第27回生物工学会九州支部大分大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Enzyme-mediated protein assembly under molecular crowding conditions2021

    • Author(s)
      Ryo Sato, Kosuke Minamihata, Rie Wakabayashi, Masahiro Goto, Noriho Kamiya
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-05-27   Modified: 2024-03-26  

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