Structural analysis of protein–ligand weak interactions through co-encapsulation into a self-assembled spherical cage

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本研究では、生命現象で重要なタンパク質ーリガンド間の弱い相互作用を解明するために、超分子球状錯体への空間捕捉を用いた新たな構造解析手法を開発する。自己組織化により組み上がる巨大中空錯体ケージにタンパクとリガンドを共包接し、空間的に閉じ込めることで弱い相互作用を強制的に発現させる。これにより従来は解析不能であったタンパク質ーリガンド相互作用を構造的に明らかにする手段の創出を目指す。今年度は、昨年度に開発した超分子錯体ケージ内部へタンパク質とリガンドを共包接する手法を活用し、実際にタンパク質ーリガンド間に相互作用が発現することを評価した。有機二座配位子にリガンドとなる糖鎖、タンパク質を接合し、Pd(II)イオンと配位子の自己組織化を行うことで、タンパク質と糖鎖が内包された錯体ケージを構築した。錯体への共包接をDOSY NMRで検証するとともに、錯体内部でのタンパク質とリガンドの近接をFRET法により実証した。これにより、中空錯体ケージへタンパク質とリガンドを系統的に共包接する方法論を確立することができた。さらに、包接したタンパク質と糖鎖の間の相互作用について評価を行った。糖鎖と共包接したリゾチームの酵素活性を測定すると、錯体内部での糖鎖との相互作用により活性の低下が観測された。このことから、期待通り錯体内で近接効果により、弱い相互作用を誘起することができた。今後は、近接効果によって誘起されたリゾチームー糖鎖相互作用をNMRを駆使して詳細に解析していく予定である。