2018 Fiscal Year Research-status Report
超弾性レジリンモデルハイブリッドポリペプチドの創製
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17K14540
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
福岡 徳馬 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90415737)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 弾性タンパク質 / 人工ポリペプチド / バイオエラストマー / レジリン |
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| 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の創製に取り組んだ。レジリンの代表的な繰り返しアミノ酸配列として知られる、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、遺伝子工学的手法を利用して大腸菌発現系により、これらが8～32回繰り返されるポリペプチド、およびこれら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（計42種類）を得ることに成功した。また、これらのレジリン模倣ポリペプチドについて、配列の種類、繰り返しの回数（分子鎖長）により生産性に大きな差があることを確認するとともに、一部の配列では菌体内に生成した目的ポリペプチドの大部分が可溶性ポリペプチドとして得られることを突き止めた。さらに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。
分子構造（アミノ酸配列）の違いによる機能比較を進めるために、得られたポリペプチドの中から3種類のポリペプチドおよびハイブリッドポリペプチドを選定し、これらの生産条件のカスタマイズと目的ポリペプチドの大量取得を目指して培養実験を繰り返し行った。今後は得られたポリペプチドからフィルム、ゲル等を作製し、その諸物性の解析と配列の違いによる機能比較を行う。また、酸化還元酵素等によりポリマー鎖中に存在するチロシン残基を酸化カップリングすることで機械物性の向上と制御を狙う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は昨年度に引き続き、上記3種類のアミノ酸配列が複数回繰り返されるポリペプチド、特にブロック共重合体状のハイブリッドポリペプチドの生産に注力した。昨年度は配列と分子量の異なる42種類の人工ポリペプチドを得ることに成功したが、今年度はその中から「生産性」と「構造比較」の観点から以降の実験に使用するポリペプチドを3種類に絞り込むことができた。当初の計画通り着実に研究が進展している。
一方、当初の計画では今年度中にフィルム、ゲル等の作製にも着手する予定であったが、目標である100 mg/L以上の生産収率に届いておらず、十分な量のポリペプチドの確保に至らなかった。次年度の前半まで引き続きポリペプチド量の確保に努め、以降の研究を加速させる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験で用いるポリペプチドを大量に確保するためには、大腸菌の培養とポリペプチドの回収、精製を継続して連続的に行う必要があり、その作業を担当する研究補助員を雇用して研究の加速化を図る。十分な量のポリペプチドを確保したところで、キャスト法によるフィルムの作製を行い、熱物性の測定や引張試験等に取り組む。諸物性の解析を進めることで分子構造（アミノ酸配列）の違いによる機能比較を行うとともに、酸化還元酵素等を使用してペプチド鎖中に含まれるチロシン残基の酸化カップリング反応を介してハイドロゲルの作製にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
本研究計画の後半では、今回設計・合成したポリペプチドからフィルムやゲル等を作製し、その物性比較を進める。実験で用いるポリペプチドを大量に確保するため、次年度は研究補助員を雇用するための人件費に予算の多くを充当する予定である。
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Research Products
(1 results)
