Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

イオン輸送 / 構造化PEG / 大環状化合物 / 有機金属触媒 / 分子シャペロン / タンパク質凝集抑制 / オリゴエチレングリコール / リフォールディング / 凝集抑制 / タンパク質 / 両親媒性分子 / ポリエチレングリコール / タンパク質凝集 / フォールディング / 変性 / 熱応答性 / AFM

申請者らがこれまで開発してきた短鎖単分散オリゴエチレングリコールと多価アルコールからなるタンパク質凝集抑制分子をベースに，その分子骨格中に有機金属触媒を埋め込むために適切なリガンド部位を導入することを計画した。その結果，構造化PEG分子の系統的な構築法を開発するとともに，イミダゾリニウム部位を導入したリガンド分子の合成に成功した。また，リガンド分子が，イミダゾリニウム部位とアニオンとの相互作用により，二分子膜を介したアニオン輸送体としてはらたくという，予想外の成果を得ることができた。リガンド分子については，目的とする有機金属触媒の合成に利用できることを確認した。

本研究の成果は，触媒開発の意味ついて，物質合成ではない新たな機能に着目するという観点から，学術的，社会的に貢献できるものと期待される。また，偶然発見されたアニオン輸送体としてのはたらきについては，医学的観点からも意義のある結果である。

蛋白質 / 細胞内導入 / 酵素 / 細胞免疫療法 / 癌 / 抗体 / 膜透過性ペプチド / PEG脂質 / 癌細胞 / 樹状細胞 / 貪食 / リフォールディング / 転写因子 / ポリアルギニン / 脱エンドソーム / 細胞資源

酵素を用いて蛋白質のC末端特異的に合成分子を修飾し、効率よく細胞膜および細胞質に蛋白質を導入する技術を開発した。PEG脂質を細胞膜上で目的蛋白質に修飾する技術を開発し、この技術を使って癌細胞上に抗体を導入して樹状細胞による癌細胞の貪食効率を向上することに成功した。また、ラジカル発生色素を含む細胞膜透過ペプチドを目的蛋白質に修飾し、光照射によって目的蛋白質を細胞質内へ導入する技術も開発した。

人工シャペロン / リフォールディング / コンビナトリアルアプローチ / プロテオミクス / 凝集抑制剤 / ゲル電気泳動 / 蛋白質 / 凝集 / SDS-PAGE / 活性染色 / マイクロ流路 / シクロデキストリン / 凝集反応 / スクリーニング / 速度論的解析

リード化合物の構造を多様化した候補合成小分子ライブラリーを合成し、その中から水溶液に添加することによって蛋白質の構造形成をほとんど阻害せずに蛋白質の凝集を効果的に抑制できる分子を探索し、既存の蛋白質凝集抑制剤よりも蛋白質のリフォールディング収率を大幅に向上できる分子を開発することに成功した。また、合成小分子添加剤を添加することによって、SDS-PAGE 後のゲル内での酵素の再生速度と再生率が向上することも証明することができた。

蛋白質 / バイオテクノロジー / 生体分子 / 生物・生体工学 / 溶媒・添加剤 / アルギニン / 可溶化 / クロマトグラフィー / 凝集会合形成 / フィロールディング / 製剤 / プロテインマニピュレーション / リフォールディング

新規な蛋白質可溶化・調製法確立への,アミノ酸とその誘導体導入の具体的展開をさらに強固なものとするために,アルギニンとその誘導体の持つ蛋白質凝集抑制に関する作用機序の解明ならびに凝集体可溶化メカニズムへのアプローチについて,以下の観点から研究を進めた.
L-アルギニンとその誘導体の作用機序の解明:1)密度計を用いた溶解度測定によるL-アルギニン誘導体と各種アミノ酸,ペプチド結合との親和性の測定から,誘導体の性質によって,目的の機能向上が可能になることを示した.2)2種類の蛋白質のL-アルギニン存在下における結晶構造解析から,アルギニンが水和構造安定化に大きく寄与すること,蛋白質の高次構造にその作用機序が強く依存することを示した.
L-アルギニンとその誘導体を用いた蛋白質の可溶化:シグナル伝達系蛋白質数種類について,L-アルギニンとその誘導体を用いて発現した封入体の可溶化を試み,アルギニンの有用性を示すことができた.各種熱量測定からその安定性・機能の記述に成功した。以上の結果から,アルギニンとその誘導体を用いた蛋白質の可溶化法を確立した.
各種Chromatographyへの具体的展開:ゲルろ過(GPC),疎水的相互作用クロマトグラフィー(HIC),イオン交換クロマトグラフィー(IEX),色素親和性クロマトグラフィー(Dye),抗体を中心とした各種親和性クロマトグラフィーにおいて展開溶媒としてのアルギニンの有用性を確固たるものにした.
以上の結果から,アルギニンの持つ特殊な化学構造(グアニジウム基とアミノ酸)をたくみに利用することにより,蛋白質表面構造への作用機序を変化させ,汎用性の高い蛋白質ハンドリングに適用可能であることを示し,解析が困難な蛋白質に対する可溶化・調製システムの基盤を築くことができた.

【研究分担者】
田中良和	東北大学	生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
梅津光央	東北大学	大学院・工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)