環状タンパク質の四次構造制御による機能スイッチング

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15403
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分37010:生体関連化学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 氷見山 幹基 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90828310)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: タンパク質集合体 / 四次構造 / 化学修飾 / ペルオキシレドキシン / エックス線結晶構造解析

研究成果の概要

四次構造は、複数のタンパク質鎖がタンパク質間相互作用により組みあがって形成する。このような複雑さと巨大さから、人工的な集合状態制御は困難だった。本研究ではアミノ酸変異と人工分子の修飾を組み合わせることで、巨大な環状タンパク質四次構造を持つペルオキシレドキシンの解離、および再集合を制御可能であることを見出した。本研究成果により、タンパク質集合体の機能制御や新しい集合体の創製など、既存の技術では困難であった課題の解決につながると期待される。

自由記述の分野

生体関連化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

複数のタンパク質がさらに組みあがることで、タンパク質の四次構造は形成する。分子量が数十万以上となり、構造も複雑であることから、人工的に集合状態を制御するのは困難だった。本研究ではタンパク質同士が相互作用する界面に着目し、アミノ酸変異や人工分子の修飾といった表面構造の変化を導入することで、巨大な環状タンパク質集合体の解離、および再集合を制御可能であることを見出した。タンパク質集合体のような巨大な生体超分子であっても、人工的に合成した超分子のように、局所的な構造を変えるだけで簡便に構造変化を引き起こすことが判明した。