2009 Fiscal Year Annual Research Report
多方向進化タンパク質群による硬組織形成システムの創出と理解
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21681026
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
辻 融 Keio University, 先導研究センター, 講師 (40348850)
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| Keywords | 蛋白質工学 / 構成論的生物学 / ゲノム再編 / ハイドロキシアパタイト / バイオミネラリゼーション / 結晶成長 / 生体材料 / コンビナトリアルエンジニアリング |
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| Research Abstract |
本研究では、"Multi-Directed ProteinEvolution(多方向タンパク質進化)"を提唱する。これはダイナミックなゲノム進化・再編を試験管内で模倣し、様々な機能性人エタンパク質を並行して創出する試みである。将来的には、得られるタンパク質同士が相互作用し、例えば硬組織形成のような一つのシステムが、自発的に創発するような反応場を設計したい。本研究では、概念実証例として、ハイドロキシアパタイト(HA)の結晶成長を制御するタンパク質群を創出する。これらを組み合わせて硬組織類似有機無機複合材料を構築し、医工学や再生医学分野に貢献する。具体的には、ゲノムのダイナミックな変化を、多数の構造および機能モチーフを組み合わせることで模倣する。そして、HAの結晶成長を制御するタンパク質群を、並行的に創出する。
本年度はまず、組み合わせるbuilding blockを選定した。それらは1、HA核生成能をもつ、骨や歯で発現するhuman dentin matrix proteinlの機能モチーフ2種類、2、human bone sialoproteinとhuman osteopontinがもつ、2種類のコラーゲン結合モチーフ、3、球状蛋白質の疎水性コアを形成する二次構造として、barnase由来の2種類の二次構造形成ペプチド、4、進化分子工学的手法により取得されたチタン結合ペプチドである。計7種類のペプチドをRandom Multi-recombinant PCR法を用いてランダムにシャッフリングし、人工蛋白質のコンビナトリアルライブラリーを構築した。構築した遺伝子群の塩基配列を確認し、設計通りの遺伝子群が得られていることを確認した。また、結晶形成を観測する時間分割pH測定計をセットアップした。
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