水性二相分配系を利用する熱ショックタンパク質の生産とエコロジカルバイオプロセスの構築

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555237
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 駒沢 勲 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (40029476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩盛 弘一郎 宮崎大学, 工学部, 助手 (80235506) ; 土戸 哲明 関西大学, 工学部, 助教授 (50029295) ; 久保井 亮一 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40029567)
• Keywords: 水性二相分配系 / 熱ショックタンパク質 / バイオプロセス / 大腸菌 / GroEL / GroES / CAB / 構造形成

Research Abstract

大腸菌から生産されるヒートショックタンパク質(HSP)であるGroELとGroESの表面特性および特異的相互作用を水性二相分配法を用いて定量的に評価した.GroELの分子シャペロニンとしての機能を評価し,局所的な疎水性によるHSPの作用機構を明らかにした.局所的な疎水性の大きく減少したGroEL-GroES複合体よりも,GroELがアデノシン三リン酸(ATP)や金属イオンの介在によって,タンパク質のリフォールディングを促進している.水性二相分配法とPEG沈澱法を複合したプロセスにより精製したGroEL(GroEL_P)は炭酸脱水酵素のリフォールディング過程において分子間の凝集反応を抑制し,分子内構造形成反応を効果的に促進した.またGroEL_Pは他のタンパク質の熱変性を阻害し,酵素活性を安定に保持する効果があった.
上記知見に基づき,タンパク質の効果的なリフォールディングプロセスとして,水性二相分配系とGroELのシャペロニン機能を複合した抽出リフォールディングプロセスを提案した.このプロセスでは,高温で操作することにより,リフォールディング速度,つまり分子内構造形成を加速することができる.また,GroELの基質タンパク質問凝集の抑制および熱変性からの保護によって,親水的な相から回収されるタンパク質の活性量を増加させることができた.さらに,再生したタンパク質を変性タンパク質と分離して親水的な相に濃縮・回収することができた.

Research Products

• [Publications] Ryoichi Kuboi: "Purification Process for Heat Shock Proteins Using Aqueous Two-Phase System and PEG Fractional Precipitation" J.Chem.Eng.Japan. 28. 797-802 (1995)
• [Publications] Koji Yano: "Partitioning Behaviors of Stressed Proteins in Aqueous Two-Phase Systems" Bioseparation with Aqueous Two-Phase Systems. (in press). (1996)
• [Publications] Koji Yano: "Studies on Refolding with Heat Shock Proteins Based on Their Partitioning Behavior in Aqueous Two-Phase Systems" Proc.ISEC'96. (in press). (1996)