2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of structural perturbation of proteins at air-water interface by protein foam assay
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19K16335
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鳥巣 哲生 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10730492)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 気液界面 / タンパク質 / 構造解析 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオ医薬品の溶液製剤は、利便性が高いことから多く利用されている。しかしながら、治療用タンパク質を溶液状態で保存すると、界面（気液界面および固液界面）にタンパク質が吸着し変性することが課題となっている。界面変性は、界面上のタンパク質の凝集を引き起こし、さらにはバイオ医薬品の薬効低下や副作用に繋がる可能性がある。そのため、抑制が必要であるが、気液界面でのタンパク質の構造変化の詳細は明らかとなっておらず、メカニズムに基づいた合理的な界面変性の抑制は実現していない。本研究では、水素/重水素交換質量分析（HDX-MS）を用いて、治療用タンパク質の気液界面における構造変化やダイナミクスを詳細に解析した。タンパク質溶液を泡状態にしたものを気液界面モデルとして用いた。ヒト血清アルブミンについて、泡状態と溶液状態での水素重水素交換率と比較したところ、疎水性部位として知られている５つの領域において泡状態で重水素交換速度の上昇がみられた。このことから、気液界面への吸着によって、これらの疎水性の高い領域が露出することが示唆された。従来の界面変性に関する研究は、分光学的な手法を用いたタンパク質全体の構造変化解析が中心であったが、本研究で確立したタンパク質溶液の泡化とHDX-MSを組み合わせた新規分析法は、ペプチド（アミノ酸数残基）レベルの分解能で界面での構造変化部位を特定した。この新規分析法は、他の治療用タンパク質（抗体など）へ応用可能であり、より安定で安全なバイオ医薬品の開発に繋がると期待される。
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