シンセティックアプローチによる生物システム形成原理の探求

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現存するタンパク質はドメイン、モジュールなどのある大きさのブロック単位の積み木細工として形成されている。われわれの研究室では、アミノ酸単位の重合ではなく、既にある程度の機能や構造をもったペプチドモチーフをブロック単位として用い、このブロック単位のコンビナトリアルな重合から人工タンパク質を創製するシステム、MolCraftの研究を進めてきた。MolCraftでは、複数のマイクロ遺伝子ブロックをコンビナトリアルに重合するのではなく、たった1つのマイクロ遺伝子ブロックをタンデムに重合するだけである。したがって、DNAとしては、1種類のブロックが連結しただけの単調な構造をもつ。しかしながら、このマイクロ遺伝子の連結時に、MPR法と呼ぶ特殊な反応条件を用い、積極的にマイクロ遺伝子連結部にランダムな塩基の挿入、欠失を導入している。したがって、翻訳読み枠が連結部でランダムに乗り変わることになり、マイクロ遺伝子重合体の翻訳産物は、3つの翻訳読み枠のコンビナトリアルな重合体となる。繰り返しの単位となるマイクロ遺伝子は創出目的に応じて合理的にデザインできる。例えば、マイクロ遺伝子にアポトーシス誘導活性をもったモチーフと、細胞移入活性をもったモチーフを埋め込むことにより、細胞内に自動侵入して、アポトーシスを強く誘導する人工シグナル分子の創製に成功している。本年度はこのMolCraft技術を利用して、アポトーシスに関連したBH1〜BH4の4つのモチーフを重合した人工タンパク質を作製し、その中からアポトーシスを誘導する活性をもつクローン、また、抑制活性をもつクローンを選択することに成功した。この過程で、複数のモチーフのランダム重合を可能とする第2世代MolCraftを完成させた。また、カーボンナノ化合物に結合する人工ペプチドモチーフを埋め込んだ人工タンパク質の作製もこない、これら人工タンパク質が強くカーボンナノ化合物に結合することを確認した。