Positive charge-based electrophoresis for protein complexes

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05704
• Research Institution: Yasuda Women's University
• Principal Investigator: 平野 真 安田女子大学, 薬学部, 講師 (60514172)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 正電荷化合物 / 色素

Outline of Annual Research Achievements

本研究では金属イオン要求性タンパク質複合体の分離に資する電気泳動法Reverse Native (RN-)PAGEの開発を目的としている。生体内では、酵素などのタンパク質は他のタンパク質等と複合体を形成することで機能が調節されている。そのため、生命現象を統合的に理解する上で、タンパク質複合体の情報は不可欠である。現在、複合体を簡便に分離・分析する手法としてBlue Native (BN-)PAGEという電気泳動法が用いられている。しかし、この方法では前処理で2価陽イオンのキレート剤を添加するため、金属イオンが除かれ複合体は崩壊する。BN-PAGEではタンパク質染色試薬として使用されるクマシーブリアントブルー (CBB) G250をタンパク質複合体に結合させ、複合体に負電荷を付与し陽極への泳動を可能にしている。一方、本研究で開発するRN-PAGEではタンパク質複合体の正味の電荷を 正とし陰極側に泳動する。BN-PAGEの成功から、CBB G250は絶妙のバランスで複合体に結合すると言える。そのため、RN-PAGEにおいて、複合体に正電荷を付与する分子はCBB G250の構造を基盤に合成することとした。
前年度までで、CBB G250に類似した骨格の化合物を数種合成していた。しかしながら、タンパク質検出に有用な蛍光を発するメリットはあったものの水溶性に乏しく、溶解方法など検証したが、水溶液として使用するタンパク質に対しては扱いにくかった。そのため、新たに水溶性を高めたパラローズアニリン誘導体を新規化合物として9種類合成した。水溶性の問題も解決でき、近赤外領域の蛍光を発する化合物もあった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

得られた化合物の水溶性の問題は解決できたが、新型コロナウイルス感染症の流行による入構制限により、他研究機関で実施予定だった実験が進められなかったため。

Strategy for Future Research Activity

合成したPararosaniline誘導体について、pHが中性付近の緩衝液中で陰極側に泳動可能か否か明らかにして候補化合物を絞り込む。さらに、タンパク質への結合能を比較する。候補化合物は蛍光色素として機能するのため、タンパク質をNative PAGE後、CBB染色を行うように上記化合物によりゲルを染色し、染色能をタンパク質結合能として評価する。
続いて、糖タンパク質である卵白アルブミンとその糖鎖構造を認識し、カルシウムイオン依存的に複合体を形成するレクチンBC2L-Aを複合体モデルとして、Reverse Native PAGEを実施し、評価する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症拡大の影響で、学会等の学術集会がオンラインで開催されたり、中止になるなどして出張旅費の支出がなかったことや他の研究機関で予定している実験が実施できていないため。