The development of methods to control enzyme activity using protein-protein splicing and virus-like particles

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19397
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 50:Oncology and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Yasuhito Onodera 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (90435561)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 酵素活性制御 / タンパク質導入 / 細胞外小胞 / エクソソーム / ウイルス / タンパク質スプライシング

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we established a platform for the technology that enables complete on/off control of enzyme activity. Specifically, we established a technical basis to introduce protein of interest into exosomes and/or extracellular vesicles, and load them into target cells with high efficiency, and a platform for reassemble protein fragments introduced from outside the cell with corresponding protein fragments expressed in the cytosol, to form active full-length proteins. These technologies can be widely applied to cell biology research. For example, they can be applied to the selection of the cells after transfection or genome editing, analysis of the dynamics of extracellular vesicles or viruses, and regulation of toxic protein activity in clinic.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在広く用いられているタンパク質の活性制御法は、二種類に大別できる。一つは発現レベルでの制御であり、ドキシサイクリン等の薬剤で制御可能なプロモーターを用いてmRNA発現を制御する方法や、オーキシンデグロン法のようにタンパク質分解を制御する方法が挙げられる。もう一つは、タンパク質活性を抑制するドメインを用いる方法であり、ERT2の付加などが挙げられる。いずれも完全な「ゼロ活性」は達成できず、強力な活性を持つタンパク質の制御には問題が生じる。本研究の方法では、活性を全く持たない「タンパク質断片」をベースとして、それを完全長にするための断片を外部から導入することで、活性の完全制御を達成した。