試験管内遺伝子発現系を用いたタンパク質の機能発現プロセスの研究

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私達は、大腸菌の翻訳因子やリボソームを完全に精製し、再構築したPURE(Protein synthesizing system Using Recombinant Elements)システムを完成させることに成功している。PUREシステムによって翻訳のすべてのプロセスを、試験管のなかで行うことが可能であるばかりではなく、すべてのプロセスのスナッブショットを取ることが可能である。本研究では、PUREシステムを用いて、翻訳過程と蛋白質のフォールディングのプロセスがいかに共同的に働いているかを検討した。大腸菌において、新生ペプチドがリボソーム上で合成される場合、トリッガーファクター、DnaK、DnaJ、GrpE、GroELが関与してフォールディングが進行するとする説が提唱されている。まず、PUREシステムで合成したscFv蛋白質は、通常の抽出液を用いたものに比べ、凝集が低く押さえられることを見いだした。私達は、抗体の一部であるscFvを、PUREシステムを用いてこれらのシャペロン存在下で蛋白質の合成を行った。その結果、DnaK, GrpE存在下において凝集する蛋白質の比率が低下し、またフォールングが促進されることが、確認された。また、GroEL/ESが、翻訳と共同している可能性も示唆された。また、Apg2などの真核生物由来のシャペロンも高効率で凝集を防ぐことが示された。また、ディスルフィド結合を促進するPDIが酸化的な環境でscFVの活性を向上させることを見いだした。同時に膜蛋白質の合成系も確立し、SecBによる凝集の防止が、分泌には必須であることが明らかとなった。