多様な形状の新規回転対称多量体タンパク質の合理デザイン

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H02566
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 古賀 信康 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (50432571)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 人工タンパク質設計 / タンパク質複合体

Outline of Annual Research Achievements

本申請者らは、これまでに、グロビンフォールドのようにαヘリックスが不規則に並ぶ複雑な形状のall-αタンパク質構造を設計する手法の開発を行い、多様な形状の非バンドル型all-αタンパク質のデザインに成功してきた。これらの多様な形状のタンパク質をビルディングブロックとして組み合わせることで、多様な形状の新規回転対称多量体タンパク質をデザインする技術を開発することが本研究の目的である。
本研究ではまず、複雑な形状のall-αタンパク質構造のひとつを用いて６量体の対称多量体設計に取り組んだ。その結果、設計したタンパク質のひとつがSEC-MALSにより６量体程度の会合体を形成することが明らかになった。結晶構造解析をした結果、界面の側鎖が少し異なる相互作用をしているところがあったものの、おおむね設計構造と同様の構造を形成し、６回対称の結晶構造を形成していることが明らかになった。さらに、原子間力顕微鏡を用いて形状を解析した結果、６量体構造を確認することができた。界面の側鎖構造を改善するため変異を導入して試してみたが、残念ながら多量体形成能は上がらなかった。
また、同じall-αタンパク質構造を用いて、他の回転対称多量体の設計も試みた。その結果、２量体と５量体のデザインにおいて、SEC-MALSにより望みの会合状態を形成していることが明らかになった。結晶構造解析をした結果、おおむね設計構造と同様の構造を形成し、それぞれ２回対称、５回対称の結晶構造を形成していることが明らかになった。さらに、原子間力顕微鏡を用いて形状を解析した結果、それぞれ２量体構造、５量体構造を形成していた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複雑な形状のall-αタンパク質構造のひとつを用いて複数の回転対称多量体構造の設計を行い、良好な結果が得られているため。

Strategy for Future Research Activity

複雑な形状のall-αタンパク質構造のひとつを用いた異なる相互作用界面による多量体設計や、他の非バンドル型all-αタンパク質を用いて対称多量体の設計を試みる。