非天然アミノ酸の導入を可能にする新型リボソーム翻訳系の構築
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18H02080
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 敬行 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90567760)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 非天然アミノ酸 / 翻訳合成 / tRNA / リボソーム / ペプチド創薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、D-アミノ酸、β-アミノ酸、γ-アミノ酸、N-メチルアミノ酸などの特殊な骨格を持つ非天然アミノ酸のペプチド鎖中への翻訳導入効率向上を目指して、以下の(1)-(3)の翻訳反応の各ステップにおける問題を解決するためのサブプロジェクトを並行して進めている。すなわち、(1)翻訳因子EF-Tuによる非天然アミノアシルtRNAのアコモデーションの促進、(2)翻訳因子EF-Pを用いた非天然アミノ酸間のペプチド鎖転移反応の促進、(3)翻訳因子EF-Gにより引き起こされる誤トランスロケーションの抑制、を並行して推進している。
これまでの検討の結果、上記プロジェクト(1)、(2)、(3)がいずれも非天然アミノ酸の連続導入において効果があることが確認されたため、これをもとに構築した新型翻訳系をより剛直な構造を持つ環状β-アミノ酸や環状γ-アミノ酸の導入に適用したところ、いずれも従来型の翻訳系と比較して顕著な翻訳効率向上効果を示した。また、EF-Pがこれらのアミノ酸を含むペプチドの翻訳を促進することを明らかにした。特に、γ-アミノ酸に関しては過去に翻訳によってペプチド鎖中に導入できた例はなく、本研究により世界で初めて達成したことになる。また、環状β-アミノ酸については最大で10連続での導入に成功したほか、大環状構造をもつペプチド鎖中に導入することも実現した。現在、大環状構造を持つペプチドライブラリを用いたペプチドのin vitroセレクションを進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
直鎖のD-アミノ酸、β-アミノ酸、Nメチルアミノ酸等の導入効率促進を既に達成できているほか、より困難な環状β-アミノ酸や環状γ-アミノ酸の導入にも成功している。また、これらを大環状ペプチドライブラリに導入するところまで実現できており、このライブラリにmRNA display法を組み合わせてペプチドのin vitroセレクションを開始するに至っている。したがって、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ新しく構築した翻訳系によりD-アミノ酸、β-アミノ酸、γ-アミノ酸、N-メチルアミノ酸の翻訳導入を達成しているが、今後はより困難なδ-アミノ酸や、芳香環にアミノ基とカルボキシ基が結合したアミノ安息香酸誘導体の翻訳導入を試み、導入可能な基質の範囲を拡大することを目指す。
また、これらのアミノ酸を組み込んだランダムペプチドライブラリを構築し、mRNA display法と組み合わせることにより薬理活性ペプチドのスクリーニングを進め、創薬への展開を目指す。具体的には抗炎症作用ペプチドや自己免疫疾患治療薬の探索および開発を進める。スクリーニングの結果、候補ペプチド配列が得られれば、それらの結合活性、阻害活性、血中安定性等の評価に入る予定である。また、ペプチドと標的タンパク質との共結晶構造解析にも着手する。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
