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2011 年度 実績報告書

ナノ世界のインターフェイス構築へのタンパク質工学的デザイン学

研究課題

研究課題/領域番号 22226013
研究機関東北大学

研究代表者

熊谷 泉  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10161689)

研究分担者 梅津 光央  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70333846)
浅野 竜太郎  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80323103)
田中 良和  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 准教授 (20374225)
真壁 幸樹  山形大学, 理工学研究科, 准教授 (20508072)
キーワード分子認識 / ナノバイオ / 蛋白質 / バイオテクノロジー
研究概要

(1) タンパク質フォーマットを利用した組換えバイオインターフェイス分子の構築
異なった機能を有する複数の免疫グロブリンフォールドを機能・構造単位と捕らえ、抗体分子骨格を母体として高次多重特異性を持つ組換えバイオインターフェイス分子を、X線結晶構造解析情報を基に作製した。具体的には、抗体の抗原結合ドメインのみをペプチドリンカーで融合した二重特異性抗体とIgG型の抗体骨格を利用した多重特異性抗体の開発を行った。そして、設計された組換え体の調製は最適な発現系(大腸菌, 無細胞, バキュロ細胞, CHO細胞)を選択し、高効率なタンパク調製を行った。その結果、融合ドメイン数が2以下では、大腸菌での発現が最も簡便でかつ安定的に組換えタンパク質を調製できた一方、ドメイン数が3以上のものは、大腸菌では、凝集タンパク質からの再生プロセスを用いても十分な収量を得ることが難しい分子種が多く、CHO細胞を用いる必要性があることが分かった。
(2) 組換えバイオインターフェイス分子の構造・機能解析
(1)より作製したバイオインターフェイス分子の構造解析をX線結晶解析などによって行う検討を始めた。細胞架橋用バイオインターフェイス分子については、単独結晶化とともに2つの認識受容体との複合体の共結晶の作製を行った。その結果、バイオインターフェイス分子の特性として構造が揺らいでいる可能性が分かり、結晶化には純度を非常に高く上げて行う必要があることが分かった。また、表面プラズモン共鳴と等温滴定カロリメトリーの測定からナノ接合の構造・機能評価のパラメータ化を行った。その結果、架橋構造の変化のみでは、標的分子自身への結合特性は変化しないことが分かり、最も重要な点は、架橋構造と標的分子を提示しているナノ表面との立体傷害である可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Cytotoxic Enhancement of a Bispecific Diabody by Format Conversion to Tandem Single-chain Variable Fragment (taFv) THE CASE OF THE hEx3 DIABODY2011

    • 著者名/発表者名
      Ryutaro Asano
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry

      巻: 286 ページ: 1812-1818

    • DOI

      10.1074/jbc.M110.172957

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Material-binding peptide application-ZnO crystal structure control by means of a ZnO-binding peptide2011

    • 著者名/発表者名
      Takanari Togashi
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 111 ページ: 140-145

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2010.09.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of Cellulolytic Enzyme Activity by Clustering Cellulose Binding Domains on Nanoscaffolds2011

    • 著者名/発表者名
      Do-Myoung Kim
    • 雑誌名

      Small

      巻: 7 ページ: 656-664

    • DOI

      10.1002/smll.201002114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of HSV infection through soluble adapter-mediated virus bridging to the EGF receptor2011

    • 著者名/発表者名
      Kenji Nakano
    • 雑誌名

      Virology

      巻: 413 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.virol.2011.02.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioassisted capture and release of nanoparticles on nanolithographed ZnO films2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Shimada
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 22 ページ: 275302(6pp)

    • DOI

      10.1088/0957-4484/22/27/275302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomimetic engineering of modular bispecific antibodies for biomolecule immobilization2011

    • 著者名/発表者名
      Hideki Watanabe
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 27 ページ: 9656-966

    • DOI

      10.1021/la2006259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高機能性次世代抗体医薬の分子設計2011

    • 著者名/発表者名
      浅野 竜太郎
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 43 ページ: 24-28

  • [雑誌論文] 抗体医薬の大腸菌を用いた製造技術のあゆみ2011

    • 著者名/発表者名
      浅野 竜太郎
    • 雑誌名

      PHARM TECH JAPAN

      巻: 27 ページ: 67-73

  • [雑誌論文] 低分子抗体と抗体様スキャフォールドに基づく次世代抗体医薬の開発2011

    • 著者名/発表者名
      浅野 竜太郎
    • 雑誌名

      BIO INDUSTRY

      巻: 28 ページ: 22-27

  • [雑誌論文] タンパク質工学を駆使した次世代抗体医薬の創製2011

    • 著者名/発表者名
      浅野 竜太郎
    • 雑誌名

      医工学治療

      巻: 23 ページ: 218-223

  • [学会発表] 蛋白質工学的発想のピンポイント化学接合設計2012

    • 著者名/発表者名
      梅津 光央
    • 学会等名
      化学工学会 第77年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120315-20120315
  • [学会発表] 高機能性二重特異性抗体の作製に向けた部位指定化学接合デザイン2011

    • 著者名/発表者名
      織茂 遼太
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20111213-20111213
  • [学会発表] ディアボディ型低分子二重特異性抗体の変異導入による高機能化2011

    • 著者名/発表者名
      瀧 慎太郎
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20111213-20111213
  • [学会発表] 上皮増殖因子受容体群を標的とした二特異性抗体の開発研究2011

    • 著者名/発表者名
      大山 賢二
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20111213-20111213
  • [学会発表] 大腸菌提示法を用いた一本鎖抗体の高親和性化技術の開発検討2011

    • 著者名/発表者名
      井上 公太
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20111213-20111213
  • [学会発表] Peptide and Antibody Engineering as Interface Molecules in nano world2011

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Umetsu
    • 学会等名
      NanoBio Europe 2011
    • 発表場所
      Cork, Ireland
    • 年月日
      20110621-20110623
  • [学会発表] タンパク質工学的視点からの部位特異的化学接合の設計2011

    • 著者名/発表者名
      植田 朝美
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20110608-20110608

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公開日: 2014-07-24  

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