植物天然変性タンパク質の優れた超低温特性を利用した製剤凍結保存技術に関する研究
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22K19145
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
原 正和 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10293614)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | デハイドリン / リポソーム保護 / 天然変性タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
近年バイオ医薬品、特に核酸やタンパク質を封入した脂質ナノ粒子（LNP）製剤の開発が盛んである。mRNAワクチンは典型的な例であり、今後LNP製剤の開発は加速すると予想されている。LNPの保存上の問題として、凍結融解による凝集劣化がある。現在、高濃度（数％）の保護剤を添加することで凍結凝集を防いでいるが、凍結融解の繰返しによる劣化を防ぐことは難しい。研究代表者は、種子の超低温耐性を司るデハイドリンという天然変性タンパク質の機能研究を推進し、高いリポソーム（LNP関連粒子）凍結保護活性を見出した。本研究では、LNP製剤の保存技術に革新をもたらすべく、リポソーム凍結保護機構を解明しLNPの安定化作用を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオ医薬品、特に新型コロナウイルスのmRNAワクチンを典型とする脂質ナノ粒子（LNP）の凍結融解安定化を目指し、高い酵素凍結保存活性を有する植物天然変性タンパク質（デハイドリン）の効果を検証した。さらにデハイドリンの保存配列でありかつ活性セグメントであるKsegの活性発現要因を探った。研究計画に従い、デハイドリンのKsegに関し、変異ライブラリーを作成してリポソーム凍結凝集抑制活性を測定した。その結果、Ksegの活性発現に関する知見を得ることができた。具体的には、Ksegの15アミノ酸配列を正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸に分け、それ以外のアミノ酸をグリシンに置換したペプチドを合成した。これらのペプチドの活性を測定したところ、正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸のすべてがそろった場合にのみ活性が存在することが分かった。さらにKsegのアミノ酸配列をシャッフルしたペプチドを20種類作成した。これらも同様にリポソーム凍結凝集抑制活性を測定したところ、Ksegの活性には各アミノ酸の位置関係が重要であること判明した。以上の結果、Ksegのアミノ酸配列はリポソーム凍結凝集抑制活性において最適化されており、アミノ酸の配列の置換は総じて活性の低下をもたらすことが分かった。Ksegは、様々な植物のデハイドリンに一つあるいは複数存在するが、そのアミノ酸配列は概ね保存されている。特に、正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸の位置関係はよく保存されていることから、典型的なKseg配列を有するデハイドリンはリポソーム凍結凝集抑制活性を示すという事が推定される。一方、植物によっては典型的なKseg配列を持たないものもあり、そうしたデハイドリンのリポソーム凍結凝集抑制活性は高くない可能性がある。こうした情報は、様々な植物のゲノム解析において、環境ストレス耐性の強さを推し量る指標の一つとして利用できる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に従い、デハイドリンKsegの変異ライブラリーを作成し、リポソーム凍結凝集抑制活性の測定結果から活性に必要な配列条件を得る事に成功した。本年度の目標を概ねクリアしたことになり、上記の判断を下した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は計画通りに進めることができたため、次年度もまた当初の計画に従って実施する。具体的にはKsegの活性発現メカニズムについて調査する。一般的な保存剤とは異なり、非常に低濃度で作用することから、これまでにないタイプの保存剤として利用することが期待される。そこで、Ksegの作用機構を明らかにするため、各種相互作用試験を軸に脂質の物性変化を捉える試験を実施する。なお、研究計画の変更はない。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
