タンパク質の「籠」を利用した膜タンパク質の新規構造解析手法の開発

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膜タンパク質の機能および構造についての研究は未だ限定的と言わざるを得ない。しかしながら、創薬ターゲットの半数以上が膜タンパク質であることからも、膜タンパク質の効率的な生産システムの確立と汎用性のある立体構造解析手法の確立が求められている。本研究では、創薬研究への利用をも見据えた膜タンパク質の調製および構造解析のための汎用性のある効率的な新技術の開発に取り組んだ。膜タンパク質の疎水的性質のために生じる凝集や不溶化を避けるために、リング状の親水性人工タンパク質を作成し、膜タンパク質をリング状の人工タンパク質の内側に発現させることで膜タンパク質を可溶性タンパク質と同様に水溶液中に調製することを目標とした。はじめに、リング状の人工タンパク質と標的タンパク質との融合タンパク質を作成した。クライオ電子顕微鏡を用いて、融合タンパク質の単粒子解析を行ったところ、融合タンパク質の状態でもこの人工タンパク質はリング状の構造を保つことができることを確認した。次に、リング状の人工タンパク質の内側に存在するアミノ酸をより疎水性に変更することで膜タンパク質を取り込むことができるように変異体の設計を行った。これまでに、変異体および変異体と標的タンパク質との融合タンパク質の発現および精製を完了することができた。さらに、様々な膜タンパク質との融合タンパク質の発現ベクターの設計を完了した。今後は、引き続きクライオ電子顕微鏡を用いて、変異体と標的タンパク質との融合タンパク質の単粒子解析を行うことで、標的膜タンパク質のリング状の親水性人工タンパク質変異体内部への取り込みを確認していく。