部位特異的かつ多部位への非天然型アミノ酸導入による新規タンパク質安定化法の開発

• 研究課題/領域番号: 26870853
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用生物化学; 生物分子化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 大竹 和正 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 特別研究員 (80593631)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 応用生物化学 / 酵素化学 / 非天然型アミノ酸 / タンパク質工学 / 生体分子の化学修飾 / バイオテクノロジー / タンパク質の安定化 / 拡張遺伝暗号

研究成果の概要

タンパク質中の複数のチロシン部位へのハロゲン原子導入を基盤とする新規タンパク質安定化法の開発に成功した。この安定化タンパク質の生産には部位特異的多数箇所へのハロゲン化チロシン導入が必須であり、申請者らの独自技術である大腸菌遺伝暗号改変株によって実現された。また、X線結晶構造解析及び量子化学的計算を通じてハロゲン原子が構造安定化にをもたらす原理についても明らかにし、この原理に基づく安定化が広く応用可能であることも既存構造の解析から示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Incorporation of a Doubly Functionalized Synthetic Amino Acid into Proteins for Creating Chemical and Light-Induced Conjugates (2016)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Yamaguchi, Takayoshi Matsuda, Kazumasa Ohtake, Tatsuo Yanagisawa, Shigeyuki Yokoyama, Yoshihisa Fujiwara, Takayoshi Watanabe, Takahiro Hohsaka, Kensaku Sakamoto
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 27 号: 1 ページ: 198-206
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.5b00602
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 新規アミノ酸の導入によるタンパク質の安定化技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹和正、坂本健作
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 74(1) ページ: 34-36
• [雑誌論文] Protein stabilization utilizing a redefined codon (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtake, K., Yamaguchi, A., Mukai, T., Kashimura, H., Hirano, N., Haruki, M., Kohashi, S., Yamagishi, K., Murayama. K., Tomabechi, Y., Itagaki, T., Akasaka, R., Kawazoe, M., Takemoto, C., Shirouzu, M., Yokoyama, S. & Sakamoto, K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 9762-9762
  • DOI: 10.1038/srep09762
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly reproductive Escherichia coli cells with a blank assignment for the UAG codon (2015)
  • 著者名/発表者名: Mukai, T., Hoshi, H.; Ohtake, K., Takahashi, M., Yamaguchi, A., Hayashi, A., Yokoyama, S. & Sakamoto, K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 9699-9699
  • DOI: 10.1038/srep09699
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reassignment of a rare sense codon to a non-canonical amino acid in Escherichia coli (2015)
  • 著者名/発表者名: Mukai, T., Yamaguchi, A., Ohtake, K., Takahashi, M., Hayashi, A., Iraha, F., Kira, S., Yanagisawa, T., Yokoyama, S., Hoshi, H., Kobayashi, T., Sakamoto, K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43(16) 号: 16 ページ: 8111-8122
  • DOI: 10.1093/nar/gkv787
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ubiquitin acetylation inhibits polyubiquitin chain elongation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohtake F, Saeki Y, Sakamoto K, Ohtake K, Nishikawa H, Tsuchiya H, Ohta T, Tanaka K, Kanno J.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 16 号: 2 ページ: 192-201
  • DOI: 10.15252/embr.201439152
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大腸菌コドン再定義株を用いた二種非天然型アミノ酸同時導入法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大竹 和正、春名 健一、坂本 健作
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター・札幌市・北海道
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 大腸菌コドン再定義株がもたらす新たなタンパク質工学の展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹 和正、山口 純、春名 健一、坂本 健作
  • 学会等名: BMB2015(第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド・神戸市・兵庫県
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] In vivo engineering of the genetic code with synthetic amino acids (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂本 健作、大竹 和正、山口 純、向井 崇人
  • 学会等名: BMB2015(第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド・神戸市・兵庫県
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] DNA 情報をタンパク質に変換するルールの人為的な改変と蛋白工学への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂本 健作、大竹 和正
  • 学会等名: 第67回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 城山観光ホテル・鹿児島市・鹿児島県
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 部位特異的多箇所へのハロゲン化チロシン導入による新規タンパク質安定化法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大竹 和正, 山口 純, 春木 満, 坂本 健作
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2015年度大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 大腸菌コドン再定義が拓くタンパク質工学の新たな可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大竹 和正, 山口 純, 坂本 健作
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会 7.0
  • 発表場所: 東京大学弥生キャンパス
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] ハロゲン化チロシンの多箇所への部位特異的導入によるタンパク質の安定化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大竹 和正, 山口 純, 春木 満, 山岸 賢司, 村山 和隆, 白水 美香子, 横山 茂之, 坂本 健作
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25