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本研究は、補因子再構成法に基づく、タンパク質活性中心近傍における特異的基質認識部位・機能制御部位の人工構築を目的とする。すなわち、任意の基質結合機能を有するポリペプチド分子とタンパク質補因子とを共有結合で連結した-ペプチド補因子複合体の設計・合成ならびにアポタンパク質への再構成を行うことで、人工ペプチド配列から成る新規の基質認識および化学反応サイトをタンパク質立体構造上に人工構築する。最終的には、得られたペプチド-タンパク質複合体の高次立体構造、安定性および機能を詳細かつ系統的に調べ、高触媒機能に最低限必要となるファクターを分子レベルで見いだすことを目的とする。
上記の目的の第一段階として、任意の基質結合機能や特異的外部シグナル応答能を有する機能性ポリペプチド分子のコンビナトリアル化学法による設計・合成を試みた。すなわち、デノボ設計したポリペプチドを基体として、数残基を標準アミノ酸および人工アミノ酸で位置特異的にランダム化したペプチドライブラリを調製した。さらに、核酸、糖やフラビン等の基質結合能を指標としたスクリーニングを行うことで、数種の機能性ペプチド分子の獲得に成功した。また、ペプチド-補因子複合体の化学合成ならびにアポタンパク質への複合化についても詳細な条件検討を行った。具体的には、DNA結合能を有するポリペプチドを補因子であるヘムに導入したヘム-ペプチド複合体を設計かつ合成し、アポミオグロビンに再構成することで機能性ペプチド複合化ミオグロビンを構築した。さらに得られた半合成ミオグロビンの高次構造や機能に関する評価を行った。
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