細胞膜マイクロチップを利用した膜タンパク質のハイスループットな網羅的解析法の実現

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K15142
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 田口 裕也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 特別研究員 (00825458)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 膜マイクロチップ / 無細胞タンパク質合成系

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、膜タンパク質の機能解析として強力な「細胞膜マイクロチップ技術」と網羅的解析に有効な手法である「無細胞タンパク質合成系」を組み合わせることで、これまで不可能であった「膜タンパク質のハイスループットな網羅的解析」を可能とする新技術の開発を試みていた。この開発により、「より生体に近い状態で行う分子レベルでの遺伝子変異と機能の相関付け」が可能となり、これまでに明らかにされていなかった、膜タンパク質変異と表現型(疾患)の相互関係解明が期待された。
本研究は申請者の一身上の都合により、初年度の前半を経過した時点で事業廃止となった。そのため、本稿にはそれまでに得られた実績を記載する。
初年度には、微小試験管に1遺伝子を導入しタンパク質を発現する系を構築することを予定していた。申請時点では水溶性のタンパク質、アルカリフォスファターゼ(ALP)で予備検討を終えていたため、他の水溶性タンパク質や膜タンパク質にも適用可能か検討することが必要であった。その検討に先立ち、無細胞タンパク質発現系の因子を調整することで、より1分子測定に適した条件が期待できると予想できたため、無細胞タンパク質合成系の条件最適化をバルクで行うことから始めた。その結果、各因子の濃度・バッファー条件を変更することで、ある時間における無細胞タンパク質合成系によるタンパク質の発現数をコントロールすることに成功した。このことから、指定された濃度でなくとも無細胞タンパク質合成系は十分に機能することが分かり、膜マイクロチップ内で同様の検討を行うことで、微小試験管内に1分子のみが発現されている状況をコントロール可能であることが示唆された。
事業廃止時には本発現条件を膜マイクロチップ内で再現することを試みている段階であった。