試験管内分子進化法による光応答性分子ピンセットの開発

• Project/Area Number: 06F06606
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 伊藤 嘉浩 (独)理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 主任研究員
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 劉 明哲 (独)理化学研究所, 伊藤ナノ医工学研究室, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2006: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: 試験管内分子進化法 / tRNAのアミノアシル化 / アプタマー / 光スイッチング

Research Abstract

本研究では、試験管内分子進化法による光応答性分子ピンセットの開発を目指している。アゾベンゼンやスピロピランなどの光応答性分子を側鎖にもつアミノ酸を含むペプチドライブラリーを構築し、その中から特定のタンパク質に対して光応答性を持つペプチド分子を試験管内分子進化法により選択する。
光応答性アミノ酸含有ペプチドライブラリーの構築に先立ち、光応答性アミノ酸をペプチド鎖に導入する方法を確立する必要がある。非天然アミノ酸導入の第1段階は直交化tRNAのアミノアシル化であり、これには種々の方法が提案されている。本研究では、これまでと異なる新しいアプローチから、tRNAのアミノアシル化を目指す。アミノ酸担持アデノシンをドナー分子(DNA)から3末端アデノシン欠損tRNA(アクセプター分子)の3末端に転位させることで、tRNAのアミノアシル化を実現する。
まずモデル反応系として、tRNAの代わりに15merのRNAを用いて、その転位反応を行った。脱離グループ(ベンゼンスルホン酸残基)を連結したアミノ酸担持アデノシンを結合したDNAをドナー分子として、それに相補的な3'末端リン酸チオエート化したRNAをアクセプター分子として合成した。これらの二本鎖形成により、チオエートの求核攻撃で脱離グループを脱離させるとともに、アミノ酸担持アデノシンをドナー分子からアクセプター分子へ転位させることを目指した。ドナーとアクセプター分子を緩衝液中で35℃、2時間インキュベートさせた後、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分析した。その結果、フェニルアラニン担持アデノシンのドナーからアクセプター分子への有意な転位を確認した。従って、アミノ酸担持アデノシンの核酸分子間転位反応に成功した。今後、アクセプター分子としてアデノシン欠損tRNAを使用し、光応答性アミノ酸によるtRNAのアミノアシル化を行う予定である。