2012 Fiscal Year Annual Research Report
部位特異的連結反応を介した分子配列による高次タンパク質集合体の創製
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12J06340
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森 裕太郎 九州大学, 大学院・工, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 酵素集合体 / 翻訳後修飾 / transglutaminase / alkaline phosphatase / avidin-biotin / 高感度検出 |
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| Research Abstract |
本研究は、生体内で様々な反応を触媒するタンパク質である酵素に着目し、新たな高次構造形成による高機能性タンパク質材料創製のため、「酵素反応による部位特異的架橋反応」に「分子配列の概念」を組み合せた機能性タンパク質集合体の設計戦略を確立することを目的としている。タンパク質を自己集合させる研究は数多く報告されているが、多くは特殊な分子設計が必要なため特定のタンパク質に用いることが出来ず、より広範囲のタンパク質に適用可能な技術を目指す点に本研究の特徴がある。
本年度はモデルタンパク質として標識酵素として広く用いられるalkaline phosphatase(AP)の集合体化を行った。架橋酵素であるmicrobial transglutamlnaseの働きによって、APにはリガンドであるbiotinが部位特異的にラベルされ、レセプターであるavidinと混合することにより簡便にAP集合体を形成することが出来る。新規ビオチン化基質として直鎖型と分岐型の2種類を新たに合成し、APには遺伝子組換え操作により任意の位置にビオチンラベルを行い、AP集合体の形成挙動を検討した。その結果、直鎖型ビオチン化基質をAPのC2対称軸と直角となるようにラベル化した場合において、大きなAP集合体の調製に成功した。またこれを検出系へと用いることで、目的分子の高感度検出を達成した。非常に興味深いことにビオチン化基質の形によって集合体の形態を制御することが可能であり、直鎖型を用いた場合は球状の、分岐型を用いた場合はひも状の集合体を形成することが明らかとなった。このように任意の位置にラベル化をすることで集合体の成長を促進出来ること、そして集合体の形態をある程度制御出来ることは、有用な生体材料である酵素の機能を増幅また活用する点において非常に意味のあることである。この研究の成果により、1報の論文投稿と5件の学会発表をするに至った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に於いて記載した一年次の研究の目的として挙げたモデルタンパク質への部位特異的ラベリング、新規リガンドの合成、及びこれを用いたタンパク質集合体化と、概ね達成できたため。合成した新規リガンドについては特許を出願するに至った。更に本研究戦略を用いることで標的分子の高感度検出を達成し、論文を投稿するに至った。特にこの報告については、投稿雑誌の中表紙に取り上げられた。また、2年度に行う予定のDNA上への酵素の固定化についても前倒しで検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
特別研究員初年度で挙げた研究の目的は概ね達成出来たものの、現状ではモデルタンパク質であるalkaline phosphataseについてのみでしか適用することが出来ていない。特に上記集合体を形成するためにはタンパク質1分子に対して2箇所の遺伝子組換え及びラベリングが必要であり、汎用性に欠ける。よって本年度においてはシングルラベルだけでavidin-biotin相互作用による集合体が出来るような新規リガンドの開発と、それを用いた集合体の形成を行う。また研究後期においては、交付申請書の研究の目的に記載したDNA上へのタンパク質の固定化とそれによる集合体の形成について検討を行う。
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Research Products
(8 results)
