2014 Fiscal Year Annual Research Report
固液界面で機能する核酸－酵素ハイブリッド分子の創製とその高度利用
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14J04260
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高原 茉莉 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 国内共同研究 / ALCA / 産学連携 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては機能性生体分子であるDNAアプタマーと酵素に注目し、その二機能を合わせもつDNA-酵素ハイブリッド分子の創製及び応用を行っている。ハイブリッド化において双方の機能性を最大にするため、報告者は、二種類の異なる酵素反応、ターミナルトランスフェラーゼ (TdT) 及び微生物由来トランスグルタミナーゼ (MTG) の基質特異性に着目し、末端特異的かつ高効率な複合化を進行させ、最終産物の機能損失を最小にする系を構築した。 当年度においては、この手法を拡張し、DNAアプタマー鎖一本あたりに、さらなる末端特異的かつ酵素の標識間隔制御を目指した。結果として、チミンとペプチド修飾ヌクレオチドを混合することで酵素の反応用ペプチド標識率及びアプタマー鎖長が最大となることを示した。さらに検出試薬として応用すると、最大のシグナルを示すハイブリッド分子の作製を達成した。
さらにハイブリッド化最適後、DNAアプタマーを用いた人工酵素の開発を行った。モデルとしたのは、バイオエタノールの効率的な生産胃重要な、セルロース系バイオマスの加水分解を触媒するセルラーゼである。固体セルロースに対して効率的な加水分解が進行するのは、約30%のセルラーゼが触媒ドメイン (CD) に加えて、セルロース結合モジュール（CBM）を有して、固液界面における有効触媒濃度を高めているためである。そこで、報告者らは新たなセルロース認識分子として、セルロース結合性DNAアプタマーに注目し、CD-DNAアプタマーをハイブリッド化することで新規人工セルラーゼの開発を行った。ハイブリッド化手法は前述の手法で最適化した条件で、CD:DNAアプタマー=1:1のハイブリッド分子を調製し、固体セルロース基質の加水分解反応において、CDのみの場合と比較して、DNAアプタマーとのハイブリッド分子は最大で約2倍の活性を示した。
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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
申請者は研究実績の概要で報告した通り、二つの研究題目に対して論文執筆に値するデータを得、現在二つの論文を執筆中である。特に、交付申請書に記載した最初の目標である、DNAアプタマーを用いた人工酵素の開発も一年以内に成果を得たため、交付申請書通りに計画を進行させ、かつ論文として結果を報告できる状況にあり、順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究においては、既報のないアプタマー、即ち、報告者自身が試験管内進化法で取得したアプタマーを用いて新たなDNA-機能性タンパク質ハイブリッド分子を作製予定である。新規アプタマーを取得することで、研究の独創性が向上し、未だに報告のない一本鎖DNAのみで構成される、タンパク質の配向制御が可能なハイブリッドプラットフォームの開発を目指していく。この新規アプタマー取得に向けては、他大学との共同研究、もしくは企業との共同研究とし、研究を効率的に進めていく予定である。
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Research Products
(4 results)
