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本研究では、酵素や抗体表面から直接、生体機能模倣ポリマーを伸長し、タンパク質が内在的に欠如している多機能性を補完して、機能を強化したタンパク質の開発を行うことを目的とした。合成高分子の自由度と、タンパク質が有する精緻な機能を兼ね備えた、機能性強化タンパク質を創出し、相乗効果の実証を目指した。
本研究は当初、タンパク質を修飾するポリマーとして合成高分子に焦点を絞る予定であった。一方、近年の当該研究分野における他グループの研究進展が顕著であり、本研究のコンセプトに関して新規性の低下が懸念された。そこでタンパク質修飾ポリマーとして合成高分子だけではなく、生体適合性が高く温和な条件で伸長が可能な生体高分子にも焦点を当てることとし、その研究開発の優先度を上げた。純然たる生理条件下で、タンパク質表面から高分子鎖を伸長することで、当該研究分野に高いインパクトを示せると期待できる。具体的にはDNAに着目し、タンパク質表面からDNAの伸長反応を行った。2種のDNA伸長酵素の伸長様式を評価し、それらを用いて2種類のタンパク質の表面からDNAを伸長できることを確かめた。また、クリックケミストリー用の人工塩基を、伸長したDNAに取り込ませることができた。さらに、細胞表面に結合したタンパク質－DNA複合体からDNAが伸長可能であった。この技術を応用し、細胞表面から高密度に伸長した長鎖DNAに蛍光色素をインターカレートさせることで蛍光シグナルを増強し、顕微鏡で高感度に検出することができた。蛍光検出フローサイトメトリーの高感度検出法としての応用展開が期待できる。
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