Clarification of rules for allowing protein expression

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19187
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 田村 廣人 名城大学, 農学部, 教授 (90267972)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 晃代 名古屋大学, 生命農学研究科, 招へい教員 (40727640)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: リボソームタンパク質 / 発現量 / タンパク質生産

Outline of Annual Research Achievements

現在、どの発現系を用いれば目的タンパク質を自由自在に組換え生産できるかのルールが無く、経験と運に頼らざるをえない。
本研究では、あらゆる発現系において目的タンパク質を簡単に発現させることのできるルールを見出すために、質量分析計で検出可能なリボソームタンパク質と、そのN末端付近のアミノ酸配列に着目し、タンパク質の異種発現系への応用を目指した。
まず、様々な生物種におけるリボソームタンパク質サブユニットのN末端配列を抽出するために、実際に入手可能な細菌、酵母、糸状菌、枯草菌、植物細胞、昆虫細胞、動物細胞等の計約50種類のリボソームタンパク質サブユニット配列を独自にデータベース化した。そして、一般的な分譲機関から入手可能な様々な細菌、真核生物をピックアップし、Cyanobacteria sp. 、H. salinarum、R. oryzae、U. maydis、C. cinereus、S. pombe、Y. lipolytica、Bacillus sp., E. coli等の菌株を入手し、whole cell画分を質量分析計MALDI-TOF MS分析に供した。次に、それらの結果をもとに、m/z 3000～20000程度のリボソームタンパク質サブユニットのうち、質量分析でより検出シグナルの高いものとその配列を解析した。その結果、例えば、Y. lipolytica JCM 2304においては、リボソームのサブユニットL39、S30、S26、L29、S29、L37、L22、L31、L36のサブユニット検出シグナルが高いことがわかり、それらのN末端の傾向は、Ala、Lys、Ser、Val、Thrの偏りが強いことが明らかとなった。また、その他の分析菌株についても同様の傾向が認められた。このことから、各生物種で生産されやすいタンパク質の指標として新生鎖のアミノ酸を利用できる可能性が示唆された。