| 研究課題/領域番号 |
21K05301
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37020:生物分子化学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
日高 興士 神戸大学, 研究基盤センター, 特命技術員 (30445960)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 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 / 新型コロナウイルス / 検査法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題ではX線構造情報を活用してSARS-CoV-2のMpro阻害剤およびPLpro阻害剤のビオチン化部位を決定してビオチン誘導体を合成し、ストレプトアビジンの添加による親和性競合の評価を行う。そして、唾液や血液成分に混入したモデル検体からSARS-CoV-2プロテアーゼを取り出して親和性競合により酵素活性が検出できることを明らかにする。さらに、ビオチン-ストレプトアビジンとは別の強い親和性競合を探索して酵素活性検出の改善を図り、SARS-CoV-2の迅速で簡便な画期的な検査薬の開発につなげる。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、感染細胞に由来する新型コロナウイルスの2種のプロテアーゼを標的にリムーバブル阻害剤を各種合成し、モデル検体から親和性競合による酵素活性の検出を行い、感染細胞の有無の判定につながる画期的な検査薬の開発に向けて新型コロナウイルスの正確で簡便な新規検出法の確立をめざす。
R3年度にMproおよびPLproに関して大腸菌での発現を試みた結果、SDS-PAGE分析により、ともに大腸菌抽出液の可溶性画分に発現タンパク質と思われるバンドが検出された。特に、PLproに関しては最も主要なバンドとして検出され、大量発現に成功したことが示された。そこで、R4年度の取り組みにおいては、Mproの可溶性画分での発現量の増大を目的とした。分子設計に関しては、すでに報告されているMproの立体構造を参考にして、分子表面の一部のアミノ酸を改変することとした。今回は、アミノ酸側鎖が分子表面に存在する疎水性アミノ酸のうちから、比較的溶媒への露出が高く、酵素の触媒部位に影響を与えないと考えられる部位を選択した。変異体としては、I59R、F223E、F223E/L232Rの3種を作製することとし、変異体の発現プラスミドを作製したのちに、大腸菌発現を試みた。しかしながら、SDS-PAGEにて分析したところ、発現量の顕著な増大は認められなかった。
今後は、Mproに関しては収量が少ないことが見込まれるが継続して野生型を用いることとする。そして、既存のMproおよびPLpro阻害剤のビオチン化合成を再検討し、本リコンビナントMproやPLproを用いて共結晶構造の解析や生体資料からの酵素活性の検出を進める。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
R3年度の取り組みにおいて、MproおよびPLproに関して大腸菌での発現を試み、SDS-PAGEにて分析した結果、ともに大腸菌抽出液の可溶性画分に発現タンパク質と思われるバンドが検出されている。とくに、PLproに関しては、もっとも主要なバンドとして検出されたことから、大量発現に成功していることが示されている。そこで、R4年度の取り組みにおいては、Mproの可溶性画分での発現量の増大を目的とした。分子設計に関しては、すでに報告されているMproの立体構造を参考にして、分子表面の一部のアミノ酸を改変することとした。今回は、アミノ酸側鎖が分子表面に存在する疎水性アミノ酸のうちから、比較的溶媒への露出が高く、酵素の触媒部位に影響を与えないと考えられる部位を選択した。変異体としては、I59R、F223E、F223E/L232Rの3種を作製することとし、変異体の発現プラスミドを作製したのちに、大腸菌発現を試みた。しかしながら、SDS-PAGEにて分析したところ、発現量の顕著な増大は認められなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
Mproに関しては、収量が少ないことが見込まれるが、継続して野生型を用いることとする。
ビオチン化Mpro阻害剤については、公開済みのPF-07321332の合成経路を参考に経路を修正し、リムーバブル阻害剤を獲得する。PLproについては既知の可逆的阻害剤から結合を妨げない部位にビオチンを繋いだ誘導体を獲得する。
精製したMproおよびPLproのリコンビナント体とビオチン化阻害剤との共結晶構造を解析してビオチン化部位の最適化を図る。生体資料にMproおよびPLproを混入し、磁気ビーズによるアフィニティー精製と親和性競合を組み合わせた手法により各酵素活性を検出する。
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