2020 Fiscal Year Annual Research Report
Directed evolution of peptides that recognize dye structures and its application for research tools
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18H02103
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
寺井 琢也 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任准教授 (00508145)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 有機色素 / ペプチド / 細胞イメージング / タンパク質精製 / 進化分子工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では「有機小分子の合理設計」と「生体高分子の配列改変」の２つのアプローチを有機的に統合することで、小分子・ペプチド複合体に基づく新規分子ツールの開発を目的としている。中でも小分子認識ペプチド、特に『色素分子の構造変化を可逆的に認識するポリペプチド』を進化分子工学的手法により取得することで、様々なケミカルバイオロジーへの応用を目指している。
本年度は「蛍光増強ポリペプチドを用いた新規細胞イメージング法」の開発を中心に研究を推進した。当初の計画ではポリペプチドの基本骨格としてランダムアミノ酸を多く含むループ状ペプチド（20-40残基）を考えていたが、前年度の研究においてあまり良好な結果が得られなかった事、また研究代表者の異動により研究環境が大きく変わったことから、既に特定の小分子リガンドを認識する事が知られているタグタンパク質に着目し、そのアミノ酸配列を進化分子工学的に改変する事で、周辺環境（イオン濃度、pHなど）に応じてタンパク質と色素との相互作用が可逆的に変化し、最終的に色素の蛍光強度が変わるタイプのイメージングセンサー分子の開発に研究の方向性をシフトした。より具体的には、ローダミン誘導体をクロロアルカンに修飾したリガンドを合成し、HaloTagタンパク質とカルシウム結合ペプチドとの融合タンパク質（数十種類を作製）に共有結合させた。この複合体にカルシウムを添加し、色素の蛍光強度を測定する事で、カルシウム濃度が低い時のみ色素とタンパク質との適切な相互作用が起こって蛍光強度が増強されるシステムを作ることに成功した。また、カルシウムキレータ―の添加によってこの蛍光増強が可逆的であることも確認した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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