Establishment of method for detecting viral protease activity using affinity competition

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05301
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: HIDAKA Koushi 神戸大学, 研究基盤センター, 特命技術員 (30445960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 基泰 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (60293958)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 酵素活性 / 阻害剤 / ストレプトアビジン / ビオチン / プロテアーゼ / SARS-CoV / Mpro / PLpro

Outline of Final Research Achievements

We aimed to establish a new detection method for the development of a test reagent that determines the presence or absence of infected cells by detecting enzyme activity from a model sample, by synthesizing removable inhibitors targeting two types of proteases of SARS-CoV-2. Four new fluorescent substrates were synthesized to evaluate affinity competition by adding streptavidin. Based on the complex X-ray structure information of SARS-CoV-2 Mpro, the biotinylatation site of nirmatrelvir was determined and derivative synthesis was attempted. E. coli expression was attempted in the recombinant preparation of Mpro and PLpro. In both cases, a band thought to be an expression protein was detected in the soluble fraction of the extract, particularly, PLpro was detected as the most major band and succeeded in mass expression.

Free Research Field

生物有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

新型コロナウイルスのような感染症の制圧は人類にとって重要な課題であり検査による感染拡大防止が鍵となる。しかし、有効なPCR法でさえ偽陽性や偽陰性の問題があり、抗原検査では無症状者への感度低下が問題である。これらの問題を克服するための研究が進められているがその殆どがPCRや抗原-抗体反応と組み合わせたものであり、ウイルス有無に焦点があてられ感染細胞有無は判断できない。本研究成果は、検体サンプルからSARS-CoV-2の２種のプロテアーゼの酵素活性検出につながることから、更なる研究進展により原理が確立され直接的な感染有無の判明が可能となり、現在の検査が抱える問題が解決できると期待される。