酵素活性を合理的に向上させるための普遍的手法の開発
【研究キーワード】
タンパク質 / 酵素 / 活性 / タンパク質デザイン / 合理的設計
【研究成果の概要】
触媒反応を行うタンパク質(酵素)は、生命現象の維持に必要なだけでなく、有用物質の工業生産にも必要であり、産業や医療などの幅広い分野に応用されている。それゆえ、酵素活性を向上させる方法の開発は、産業や医療などにおいて極めて重要である。従来は、大量の酵素変異体の中から高活性化した変異体をスクリーニングする進化分子工学的実験によって高活性化が試みられてきた。しかし、このような経験的設計法では大量の実験が必要であり、また、高活性化できる見通しも悪い。そこで、このような状況を打破するために、本研究では酵素活性を合理的に向上させるための普遍的な手法の開発を目的とする。そのために、我々が提唱する酵素の合理的高活性化法の妥当性と普遍性を検証する。2021年度は次の研究を行った。
(1)妥当性の検証に向けて: モデル酵素であるジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)に対して多重アミノ酸置換変異を理論的に導入し、我々が提唱する方法により、高活性化すると期待されるDHFR多重変異体を合理的に設計した。
(2)普遍性の検証に向けて: DHFR以外の酵素に対して、網羅的な1アミノ酸置換変異を理論的に導入し、我々が提唱する方法により、高活性化すると期待される変異体を多数、合理的に設計した。それらの一部について酵素活性の測定を行った。
以上の研究と並行して、NMR分光法などを用いてタンパク質の立体構造解析を行った。また、タンパク質間相互作用を強化する変異体を理論的に設計する方法の開発を行った。さらに、タンパク質の構造ダイナミクスを理論的に予測する手法の開発を進めた。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
林 勇樹 | 東京大学 | 大学院総合文化研究科 | 助教 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2021-07-09 - 2024-03-31
【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)