| 研究領域 | 高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04759
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
保坂 俊彰 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (40462725)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | SACLA / 非天然型アミノ酸 / 大腸菌無細胞合成系 / 時分割結晶構造解析 / X線結晶構造解析 / ケージド化合物 / 光異性化アミノ酸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大腸菌無細胞合成系を用いたタンパク質の合成系では、任意の位置に非天然型アミノ酸を、ほぼ100％の効率で導入する系が確立されている。本申請課題では、この系を改良し、ケージドアミノ酸、もしくは光異性化アミノ酸導入系の開発を行う。これにより、タンパク質を光により時間・空間的に制御するための強力なツールとして利用できることを示し、SACLA(SPring-8Angstrom Compact Free Electron Laser)などを用いた時分割構造解析実験や、光による機能制御可能なタンパク質の生産など、タンパク質反応機構を見る応用研究へ進めることを目的としている。
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| 研究実績の概要 |
大腸菌無細胞合成系を用いたタンパク質の合成系では、任意の位置に非天然型アミノ酸を、ほぼ100％の効率で導入する系が確立されている。本申請課題では、この系を改良し、ケージドアミノ酸、もしくは光異性化アミノ酸導入系の開発を行う。これにより、タンパク質を光により時間・空間的に制御するための強力なツールとして利用できることを示し、SACLA(SPring-8Angstrom Compact Free Electron Laser)などを用いた時分割構造解析実験や、光による機能制御可能なタンパク質の生産など、タンパク質反応機構を見る応用研究へ進めることを目的としている。光に反応する非天然型アミノ酸を導入したタンパク質を調製することができれば、「一般的」なタンパク質についても、時分割構造解析などに適応できるようになることから、「高速分子動画」法を、より多くの生体高分子に適応できるようになることが期待される。
非天然型アミノ酸であるケージド-Tyr（o-nitrobenzyltyrosineやo-nitropiperonyl-O-tyrosine）や、アゾ基を持つphenylalanine-4’-azobenzeneに対応するアミノアシル-tRNA合成酵素を作成し、モデルタンパク質であるlysozymeで合成能やケージド基が外れることをX線結晶構造解析で確認した。本成果をまとめて論文にて発表した。
実サンプルでの光反応アミノ酸導入
Thermus thermophilus由来ホモイソクエン酸脱水素酵素（TtHICDH）をターゲットとしてケージド-Tyrを導入した。本酵素が光に反応して酵素反応が開始されることを確認した。また、結晶化に成功しケージド-Tyrが本酵素に導入されていること、結晶に光を照射することによりこのケージド基が外れることを構造から確認することができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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