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2014 年度 実施状況報告書

人工架橋構造と非天然アミノ酸による多様な分子形状形成と機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 26350970
研究機関埼玉大学

研究代表者

根本 直人  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60509727)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードペプチド / アプタマー / cDNA display / 進化工学 / 次世代抗体 / 架橋ペプチド / 非天然アミノ酸
研究実績の概要

近年、バイオ医薬、特に抗体医薬が実用化されその有効性が実証されている。一方、既存の抗体はモノクローナル抗体であっても品質管理をはじめとする様々な課題も存在することから次世代抗体が注目されている。次世代抗体の一つとしてとしてペプチドアプタマーが注目されているが、特にジスルフィド結合により架橋されたペプチドは血中安定性や熱安定性といった安定化が大きな強みである。そして、従来にない多様な分子表面形状を形成させることができるため分子認識においても強みをもつと考えられる。
そこで、ジスルフィド結合に架橋剤を導入することを試みた。これによりジスルフィド結合が形成できない還元的条件下でも安定した架橋構造を保つことが可能となる。当研究室で開発したcDNA display法は、無細胞翻訳系でペプチドやタンパク質を合成(display)した後に磁性体ビーズ上で固定化できるため、この段階で架橋剤を導入しジスルフィド結合を他の架橋に変換できることを実証した。また、この技術開発の中で未架橋のペプチドを除去する方法も確立した。
一方、非天然アミノ酸の導入には、東京大学菅裕明教授の技術であるFlexizymeを利用して導入することに成功した。特に、上記のcDNA display法の利点を生かして、リボソームには取り込めない嵩だかい非天然アミノの導入を検討した。具体的には、クリックケミストリーを用いて翻訳後修飾の形でCy-5のような大きな蛍光団の導入に成功した。今後、さらに発展させて多様な分子形状の創出を行いたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

非天然アミノ酸の導入が予想以上に進展した。また、架橋剤の導入ペプチドも効率良く進み、新機能ペプチドのスクリーニングに向けて準備が整った。

今後の研究の推進方策

当初、難しいと思っていた課題が学生の努力もあり予想以上に進んできたことから、機能分子創出に向けて、より挑戦的なテーマに変更することもありうる。また、そのための準備を進める所存である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Easy and rapid binding assay for functional analysis of disulfide-containing peptides by a pull-down method using a puromycin-linker and a cell-free translation system2015

    • 著者名/発表者名
      Tanemura Y, Mochizuki Y, Kumachi S, Nemoto N.
    • 雑誌名

      Biology (Basel)

      巻: 4 ページ: 161-172

    • DOI

      10.3390/biology4010161

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 架橋ペプチドの進化工学とその応用2014

    • 著者名/発表者名
      根本直人
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 65 ページ: 13-18

  • [雑誌論文] Amino group binding peptide aptamers with double disulphide-bridged loops selected by in vitro selection using cDNA display2014

    • 著者名/発表者名
      Mochizuki Y, Nishigaki K, Nemoto N.
    • 雑誌名

      Chem Commun (Camb)

      巻: 50 ページ: 5608-5610

    • DOI

      10.1039/c4cc00799a

    • 査読あり
  • [学会発表] 新規ピューロマイシン・リンカーを利用した翻訳後修飾ペプチドのプルダウン法2014

    • 著者名/発表者名
      種村 裕太郎, 望月 佑樹, 熊地 重文, 根本 直人
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] 試験管内選択により取得されたジスルフィドリッチペプチドアプタマーは分子認識スキャフォールドとなりうるか?2014

    • 著者名/発表者名
      望月 佑樹, 根本 直人
    • 学会等名
      第37回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [学会発表] 進化工学による機能分子創出・・・cDNA display法からのアプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      根本直人
    • 学会等名
      第19回分子複合医薬研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所関西センター (大阪府池田市)
    • 年月日
      2014-11-21 – 2014-11-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 進化分子工学による分子デザイン2014

    • 著者名/発表者名
      根本直人
    • 学会等名
      埼玉大学脳末梢科学セミナー
    • 発表場所
      埼玉大学 (埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2014-11-19 – 2014-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring the peptide aptamer against amino group on a solid-phase by cDNA display and analysis of its molecular recognition mechanism2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Mochizuki, Koichi Nishigaki, Naoto Nemoto
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター (北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [産業財産権] 試験管内淘汰及び分子間相互作用解析のための高速光架橋型共用リンカー、そのリンカーを用いた試験管内淘汰方法2015

    • 発明者名
      根本直人、望月佑樹
    • 権利者名
      埼玉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-072810
    • 出願年月日
      2015-03-31
  • [産業財産権] 化学架橋ペプチドの作製方法、その方法を用いて作製した化学架橋ペプチド及びそのペプチドを用いて構築したcDNAディスプレイ法によるペプチドライブラリ2014

    • 発明者名
      根本直人,種村裕太郎,望月佑樹,熊地重文
    • 権利者名
      埼玉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-195274
    • 出願年月日
      2014-09-25

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公開日: 2016-05-27  

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