2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly functionalized protein production technology by incorporating multiple non-natural amino acid derivatives
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16K21631
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大竹 和正 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (80593631)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 応用生物化学 / 酵素化学 / バイオテクノロジー / タンパク質工学 / 非天然型アミノ酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはこれまでに大腸菌遺伝暗号改変株の開発を行ってきた。この成果として、終止コドンであるUAGコドンや、大腸菌において最もまれなセンスコドンであるAGGアルギニンコドンに非天然型アミノ酸を割り当てることが可能となっている。これらの手法を用いることにより、以前には不可能であったタンパク質中の部位特異的多数箇所への非天然型アミノ酸導入が可能になるとともに、複数種類の非天然型アミノ酸の同時導入や類似体の導入へと繋がる基礎的知見が得られた。本申請課題では、実際に複数種類の非天然型アミノ酸やその類似体を同時に同一のポリペプチド鎖中に導入する手法の開発に取り組んだ。もとにした遺伝暗号改変株の性質に依拠しAGGコドンに導入出来るアミノ酸種には制限が存在した。この障壁を回避する手法を考案し、複数のハロゲン化チロシン導入により安定化したトランスグルタミナーゼにさらに同時にα-ヒドロキシ酸を導入することを可能とした。α-ヒドロキシ酸導入部位はペプチド結合に替わりエステル結合が形成され、アルカリ条件下で切断することができる。本研究成果から、非天然型アミノ酸とその類似体を用いることにより非酵素的に活性化可能な安定化トランスグルタミナーゼの生産が可能となるとともに、同様の手法を用いて他の様々なタンパク質へ種々の非天然型アミノ酸を同時導入できる可能性に付いても示唆された。本研究成果についてACS Synthetic Biology誌上にて論文発表を行った。また他のターゲットへの展開として、二種類の異なる化学的足場を導入した抗体の生産にも応用可能なことを示した。非天然型アミノ酸を用いたタンパク質工学は、従来の進化工学的手法とは異なる新しいアプローチであると同時に併用も可能である。本申請課題の成果により、この手法はより幅広く展開可能になったと考えている。
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