プロテインチップ開発のためのタンパク質認識・検出システムの構築

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350432
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 三原 久和 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助教授 (30183966)
• Keywords: プロテインチップ / マイクロアレイ / ペプチド / タンパク質 / 立体構造 / 蛍光

Research Abstract

ヒトゲノムプロジェクトやポストゲノムプロジェクトをはじめ、ゲノムおよびプロテオーム関連研究が急速に進展している。ゲノム・プロテオームの解析が進むにつれ、ゲノミックス、プロテオミクス、SNP(遺伝子多型)等の新領域・技術が急速に開拓されつつある。各領域において、ゲノムのライブラリを解析するためのDNAチップ等の開発が盛んであるが、生物細胞の機能を解明するために、ゲノムの産物であるタンパク質の解析(プロテオミクス研究)を急速に発展させなければならない。当該領域のブレークスルーのためには、プロテオーム解析を飛躍的に発展させる「プロテインチップ」の開発が不可欠である。「プロテインチップ」の開発によって、構造ゲノム科学等によるタンパク質立体構造解析を待たずして、「機能に基づいたタンパク質ライブラリの迅速解析」が達成可能である。本研究では、申請者が長年研究し得意とする立体構造をデザインした種々のペプチド配列を同時合成し、デバイス配置可能な最新技術であるペプチドライブラリ手法を駆使し、細胞のタンパク質ライブラリを機能的特徴により解析することが可能なプロテインチップ開発のための基盤技術を確立することを目的とする。
ペプチドの立体構造に基づく相互作用が想定されるモデル系を用いて、合成および検出法について検討した。α-ヘリックスペプチドとして、カルモジュリンが認識し結合することが知られている塩基性の両親媒性ペプチドを、ループペプチドとしてはα-アミラーゼ阻害剤であるテンダミスタットの活性部位を含むペプチドを基本骨格とした。β-ストランドペプチドとβ-ラクトグロブリン系も検討した。蛍光標識を施したこれらの配列を有するペプチドを合成し、それぞれターゲットタンパク質であるカルモジュリン、ならびにα-アミラーゼ、β-ラクトグロブリンの検出に成功した。ループ型ペプチドをポリスチレン製96穴プレート、またはガラスプレートに固定化したデザインペプチドアレイを作成し、蛍光プレートリーダーによってタンパク質添加時の蛍光測定を行った。ターゲットタンパク質添加時において蛍光強度の増大が観測された。さらに、これらのペプチド構造をもとに、構造を保持した上で電荷バランスなどを変化させたペプチドライブラリを作製し、これらによる各種タンパク質の認識パターンによる「プロテインフィンガープリント」法を開発した。

Research Products

• [Publications] Mizuki Takahashi: "Construction of a Protein-Detection System Using a Loop Peptide Library with a Fluorescence Label"Chemistry and Biology. 10. 53-60 (2003)
• [Publications] Kenji Usui: "Construction of a Protein-Detection System using Designed Peptides with Fluorescent Labels"Peptide Science 2001. 405-406 (2002)
• [Publications] 軒原清史: "蛋白質検出のための次世代分析手法,プロテインチップの基礎"蛋白質核酸酵素. 47. 626-632 (2002)