研究課題
申請者らは、大腸菌翻訳終結因子1遺伝子破壊株(RFzero株)を作成することに成功しており、本株を用いることによりタンパク質中の部位特異的多数箇所に自在に非天然型アミノ酸を導入することを可能にしている。本申請課題ではRFzero株を用いてハロゲン化チロシンをタンパク質中の多数箇所に導入し、タンパク質を安定化する手法の開発に成功した。グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)中の七箇所のチロシン残基を3-ブロモチロシンもしくは3-クロロチロシンに置換することにより顕著に耐熱化した変異体を取得することが出来た。また、X線結晶構造解析によりこれら変異体の構造を高分解能で明らかにした。この三次元構造を基にした量子化学的計算を行い、ハロゲン原子がタンパク質中の空隙を埋めることによるvan der Waals相互作用の変化がタンパク質安定化の主因であることを明らかにした。そこで、PDBに登録されている既存構造を用いてタンパク質中のチロシン残基meta位相当部位の空隙のサイズを計算したところ、約四分の一が臭素原子または塩素原子の導入によりvan der Waals相互作用を形成させるのに適したサイズであることが判明した。このことから本手法はGSTのみならず幅広く他のタンパク質にも応用可能であることが示唆された。実際にアゾレダクターゼ中の三箇所にブロモチロシンを導入することにより大幅に耐熱化した変異体の作成に成功した。本研究で申請者らは、部位特異的多数箇所に非天然型アミノ酸を導入する独自技術を利用し、ハロゲン原子をタンパク質中へと導入し安定化する手法の開発に成功した。本法は従来の進化工学的なタンパク質工学手法とも組み合わせて利用可能であり、酵素を初めとする産業上重要なタンパク質の改変における新たな可能性を切り拓くものである。
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すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件)
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