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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis and modulation of protein immunogenicity using short Solubility Controlling Peptide tags (SCP tag)

Research Project

Project/Area Number 15H04359
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

黒田 裕  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10312240)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords生物物理 / 組換えタンパク質 / バイオテクノロジー / 免疫原性 / タンパク質断片 / デング / 溶解性制御タグ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、研究代表者が開発したSCPタグ(ペプチド系溶解性制御タグ)を用いて、抗原タンパク質の凝集又は会合が、その免疫原性に与える影響とその分子機構を物理化学的な視点から系統的に解析することを目的とした。SCPタグは、対象タンパク質の末端に付加することで、溶媒条件を変えずにタンパク質の溶解性のみを制御するための3~5残基の短い配列である。
本研究は、溶解性制御タグの免疫原性への効果が普遍的であることを示すため、2種類のタンパク質を用いた。1つ目は、研究代表者もタンパク質の折り畳み研究で用いた牛膵臓トリプシン阻害タンパク質(以下、BPTI;分子量=6.5kDa)を用いた。2つ目のモデルには、アジアの広い地域で公衆衛生上の大きな問題となっているデング熱の病原体であるデングウイルス由来の糖エンベロープタンパク質第3ドメイン (以下、ED3; 分子量=12kDa)を用いた。ED3は、ウイルスと宿主細胞の膜融合に必須な部位と抗体認識部位の両者を有するため、ウイルス感染において極めて重要なタンパク質である。
平成27年度と28年度の研究では、SCPタグを両モデルタンパク質の末端に付加することで会合度が制御可能であることを示し、会合度の温度、濃度及びSCPタグ配列種の依存性を、生物物理学的な測定を用いて詳細に検証した。平成29年度には、マウスを用いた免疫応答実験を本格的に実施し、SCPタグ付加による抗原性と、会合度の変化を詳細に比較評価することで、両者の関係の解明を試みた。その結果、免疫原性を飛躍的に向上する4から5残基から成るSCPタグを同定した。将来的には、これらのSCPタグの免疫原性向上のメカニズムを更に詳細に解析し、ワクチン開発やモノクローナル抗体の生成への応用を試みる予定である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Int'l Joint Research] チッタゴン大学(バングラデシュ)

    • Country Name
      BANGLADESH
    • Counterpart Institution
      チッタゴン大学
  • [Int'l Joint Research] モンペリエ大学・構造生化学研究センター(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      モンペリエ大学・構造生化学研究センター
  • [Journal Article] A SEP tag enhances the expression, solubility and yield of recombinant TEV protease without altering its activity2018

    • Author(s)
      Nautiyal Kalpana、Kuroda Yutaka
    • Journal Title

      New Biotechnology

      Volume: 42 Pages: 77~84

    • DOI

      10.1016/j.nbt.2018.02.006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biophysical studies of protein solubility and amorphous aggregation by systematic mutational analysis and a helical polymerization model2018

    • Author(s)
      Kuroda Yutaka
    • Journal Title

      Biophysical Reviews

      Volume: 10(2) Pages: 473~480

    • DOI

      10.1007/s12551-017-0342-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reversible association of proteins into sub-visible amorphous aggregates using short solubility controlling peptide tags2018

    • Author(s)
      Kabir Md. Golam、Islam Mohammad Monirul、Kuroda Yutaka
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: 1866(2) Pages: 366~372

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2017.09.012

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A hetero-micro-seeding strategy for readily crystallizing closely related protein variants2017

    • Author(s)
      Islam Mohammad M.、Kuroda Yutaka
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 493(1) Pages: 504~508

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2017.08.161

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermodynamics of the Thermal Denaturation of Acid Molten Globule State of Cytochrome c Indicate a Reversible High-Temperature Oligomerization Process2017

    • Author(s)
      Nakamura Shigeyoshi、Saotome Tomonori、Nakazawa Akiko、Fukuda Masao、Kuroda Yutaka、Kidokoro Shun-ichi
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 56(18) Pages: 2372~2378

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.6b01225

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] デングウイルス由来ED3におけるPro331のシストランス異性化がフォールディングとミスフォールディングに与える影響の探求2018

    • Author(s)
      山本裕子、早乙女友規、沼本修孝、伊倉貞吉、伊藤暢聡、黒田裕
    • Organizer
      第7回日本生物物理学会関東支部会
  • [Presentation] 機械学習(SVM)を用いたドメインリンカー予測2018

    • Author(s)
      松沢佑紀、河村直樹、黒田裕
    • Organizer
      第7回日本生物物理学会関東支部会
  • [Presentation] 分子シミュレーション及び実験によるAnti-EGFR scfvの溶解性予測と評価2018

    • Author(s)
      廣瀬克彦、Kalpana Nautiyal、Md. Golam Kibria、黒田裕
    • Organizer
      第7回日本生物物理学会関東支部会
  • [Presentation] 格子モデルシミュレーションによるタンパク質凝集体形成の分析2018

    • Author(s)
      小原真、河村直樹、黒田裕
    • Organizer
      第7回日本生物物理学会関東支部会
  • [Presentation] A hetero-micro-seeding strategy for readily crystallizing closely related protein variants2018

    • Author(s)
      Mohammad M. Islam, Yutaka Kuroda
    • Organizer
      Fourth National Conference of Bangladesh Crystallographic Association
  • [Presentation] Control and Characterization of Sub-Visible Amorphous Protein Aggregates Using Short Solubility Controlling Peptide Tags2018

    • Author(s)
      Md. Golam Kabir, Mohammad Monirul Islam, Yutaka Kuroda
    • Organizer
      Fourth National Conference of Bangladesh Crystallographic Association
    • Invited
  • [Presentation] 計算機シミュレーションを用いた蛋白質・ペプチドの凝集性・溶解性の研究計算機シミュレーションを用いた蛋白質・ペプチドの凝集性・溶解性の研究2017

    • Author(s)
      黒田裕
    • Organizer
      蛋白研セミナー「産業応用を志向するタンパク質溶液研究」
    • Invited
  • [Presentation] 熱測定と光散乱測定によるアモルファス凝集の解析2017

    • Author(s)
      早乙女友規
    • Organizer
      蛋白研セミナー「産業応用を志向するタンパク質溶液研究」
    • Invited
  • [Presentation] Crystal structures of highly simplified BPTIs provide insights into hydration driven increase of unfolding enthalpy2017

    • Author(s)
      Mohammad M. Islam、Masafumi Yohda、Shun-Ichi Kidokoro、Yutaka Kuroda
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 溶解性制御ペプチドタグ(SCP)タグを用いた蛋白質の可溶で不定形な凝集体形成の制御2017

    • Author(s)
      Golam M. Kabir、Mohammad M. Islam, Yutaka Kuroda
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] SEP tags enhance the solubility and yield of recombinant TEV protease without altering its activity2017

    • Author(s)
      Kalpana Nautiyal、Nafsoon Rahman、Yutaka Kuroda
    • Organizer
      第17回日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] Crystallographic studies of sero-specific Dengue ED3 immune response2017

    • Author(s)
      Manjiri R. Kulkarni、Mohammad M. Islam、Nobutaka Numoto、Montasir M. Elahi、Nobutoshi Ito、Yutaka Kuroda
    • Organizer
      American Crystallographic Association annual meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystal structures of dengue virus protein revealed ED3 sero-specificity2017

    • Author(s)
      Manjiri R. Kulkarni, Mohammad M. Islam, Nobutaka Numoto, Montasir M. Elahi, Nobutoshi Ito, Yutaka Kuroda
    • Organizer
      24th Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr)
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 組換ポリペプチドの発現量及び収量の向上方法2017

    • Inventor(s)
      黒田裕、NAUTIYAL Kalpana、上岡哲矢
    • Industrial Property Rights Holder
      黒田裕、NAUTIYAL Kalpana、上岡哲矢
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      504132881
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 抗原組成物2017

    • Inventor(s)
      黒田裕、M Islam、 三浦史帆、R Nafsoon、上岡哲矢
    • Industrial Property Rights Holder
      黒田裕、M Islam、 三浦史帆、R Nafsoon、上岡哲矢
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      170012JP01

URL: 

Published: 2019-12-27  

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