2018 Fiscal Year Research-status Report
DNAを足場としたペプチド断片の同時連結反応によるタンパク質の効率的化学合成
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18K05313
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
林 剛介 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40648268)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | タンパク質化学合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は、まずDNAとペプチドを光分解性のリンカーで繋ぐための特殊アミノ酸の設計と合成を行った。この特殊アミノ酸は、クリック反応によりDNAと連結させるため、分子の末端にアジド基またはアルキン基を有する設計となっており、基本骨格としてはリシン側鎖のアミノ基が光分解性のオルトニトロベンジル基を介して繋がった構造をしている。
次に、Fmoc固相合成法を用いて特殊アミノ酸が導入されたペプチドを合成し、一本鎖DNAとクリック反応で連結することに成功した。また、光照射によって、DNA-ペプチド間の結合が切れ、天然の配列を持つペプチドが生成することも確認した。
続いて、2種類の光分解性DNA-ペプチドコンジュゲートを用いてペプチド連結反応を行った。縮合剤として水溶性のカルボン酸活性化剤であるEDCを用いた。その結果、DNAを足場としたペプチド連結反応は通常のペプチド連結反応よりも1000倍以上の速さで進行することが明らかとなった。また疎水性のペプチドに対して、DNAの付加により親水性を付与することができることも示すことに成功した。
さらに、3種類のDNA-ペプチドコンジュゲートを用いて、3種類のペプチドをDNA足場上で同時に連結することにも成功した。これは、3種類のペプチドを同時に連結させた初めての例であり、今後タンパク質化学合成への応用が期待される。本研究は、Biomacromoleculesへ論文発表しており、複数の国内、国際学会でも報告している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は、2018年度は2種類のペプチドをDNA足場上で連結することのできるシステムの構築を目指していたが、当初の予定以上に研究が進展し、3種類のペプチドをつなげることができる系の構築に成功したため。また、論文発表もできたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
3種類のペプチド連結反応では、予想に反して反応の位置選択性が低かったため、今後はこの問題点を解決する必要がある。そのためには、DNAとペプチドをつなぐリンカーの長さをより短くする必要があると考えている。そのために、購入したDNAではなく、我々で独自に合成するDNAを用いる必要があると考えられる。
また、2018年度に完成した「第一世代」のDNA足場ペプチド連結反応の問題点である、１）ペプチド連結反応にEDCを用いているため、すべてのアミノ酸に対応できない、２）DNAがペプチドLysの側鎖から繋がっているためタンパク質化学合成へ応用しにく、という事象に対処する必要がある。１）への対策として、縮合剤を用いた連結反応からNCL（ネイティブケミカルライゲーション）を用いたものへ変換すること、２）への対策として、ペプチド主鎖からDNAを連結させる官能基をペプチドに導入すること、が挙げられる。
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| Causes of Carryover |
大学の異動に伴い、2018年度に購入を予定していた装置の購入を見送ったため。2019年度あるいは2020年度に当初予定していた機器を購入際に使用する予定です。
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