Development of highly elastic biomaterials based on resilin-like polypeptides

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K17913
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 福岡 徳馬 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門, 主任研究員 (90415737)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 蛋白質 / 弾性繊維 / バイオベース材料

Outline of Annual Research Achievements

本研究では昆虫の外骨格を形成する高弾性タンパク質である「レジリン」をモデルとした人工ポリペプチドを設計・合成し、ペプチド鎖中のチロシン残基の酸化カップリングにより構造・機能を制御した超高性能バイオエラストマーの創製に取り組む。
レジリンの代表的な繰り返しアミノ酸配列として、キイロショウジョウバエ由来レジリンのExon Iドメイン（GGRPSDSYGAPGGGN）とExon IIIドメイン（GYSGGRPGGQDLG）、ガンビエハマダラカ由来レジリンの配列（AQTPSSQYGAP）の3種類に焦点を当て、これらのアミノ酸配列をコードするDNA塩基配列を設計し、遺伝子工学的手法によりこれらが複数回繰り返されるDNA断片を構築した。得られたDNA断片を搭載したプラスミドを大腸菌に導入し、遺伝子を発現誘導することで目的のポリペプチドの生産培養試験を行ったが、前年度は十分な量のポリペプチドが得られず、さらなる生産条件検討が必要であった。
平成28年度は、前年度得られたDNA塩基配列を一部改変することで、目的ポリペプチドの生産性が改善し、上記3種類のアミノ酸配列が8～32回繰り返されるポリペプチドを過剰生産させることに成功した。さらに、各々の繰り返しアミノ酸配列が連結したブロック共重合体状のハイブリッドポリペプチドを得ることにも成功した。これらのレジリン模倣ポリペプチドはHis-Tagタンパク質としてNiアフィニティーカラムで回収できることを確認し、その分離精製条件を確立した。
今後は得られたポリペプチドを十分な量確保し、これらを用いてチロシン残基の酸化カップリングを行い、ハイドロゲル等を調製して機械物性や粘弾性等の評価を進める。これらの内容を本研究の継続課題として申請したところ、新たに科研費若手Bに採択されたので、平成29年度からも引き続きこれに従事する予定である。