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本研究では、4塩基コドンを用いてペプチド鎖を付加した非天然アミノ酸をタンパク質へ導入することで、枝分れ構造を有するタンパク質を合成するための新しい手法を開発することを目的とした。このために、p-アミノフェニルアラニンの側鎖アミノ基にMet-Glyの繰り返し配列を1～3個含むペプチド鎖などを付加した非天然アミノ酸の誘導体を化学合成した。これを4塩基コドン用tRNAに結合させ、大腸菌無細胞翻訳系へ添加したところ、4塩基コドンCGGGに対してペプチド鎖が導入された枝分かれ構造を有するタンパク質を合成できることが確認された。またその導入効率はペプチド鎖長に依存しており、鎖長が長くなるにしたがって導入効率が低下することが観察された。また、長鎖の分子鎖がタンパク質へ導入できるかどうか検討するために、ポリエチレングリコール(PEG)鎖の導入も行ない、エチレングリコールの繰り返し単位が4、8、12のPEG鎖をアミノフェニルアラニンの側鎖に結合させて、タンパク質への導入を評価したところ、いずれの鎖長についても導入が可能であることが確認された。この手法を、実際にPEG化タンパク質として医薬品に応用されているインターフェロンに適用して、部位特異的にPEG化されたインターフェロンの合成にも成功した。ただし、無細胞翻訳系を用いた現在の方法では得られるタンパク質の量が非常に少ないことから、実際の応用に向けて今後は大量合成が可能な手法の開発が必要である。
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