発光性人工蛋白質の開発と生体シグナル解析への応用

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本研究代表者は、ビピリジン骨格を有する非天然アミノ酸として5'-アミノ-2, 2'-ビピリジンー5-カルボン酸を3残基導入したペプチドをルテニウム錯体化することによって、一定の折り畳み構造をもつ発光性人工蛋白質の開発を行っており、Peptide Origami(ペプチド折り紙)と名付けられている。これまでに、折り畳み構造の異なる複数の異性体が得られ、それらを少量分離精製した後、細胞内導入挙動を検討してきたが、平成20年度は、これまで明らかにされていなかった折り畳み構造を解明する目的から、各異性体をミリグラム(mg)スケールで分離精製し、その二次元NMR測定を行うことにより、それぞれの折り畳み構造を決定することに成功した。また、これまでの研究から、このペプチド錯体はコア部分にルテニウムトリス(ビピリジン)型錯体を有するため、溶液中、室温条件下においても、励起三重項からのりん光発光が観測され、りん光発光は長寿命かつ大きなストークスシフトを示すことから、細胞内においてもバックグラウンド発光を抑えた発光挙動が観測されている。今年度は、細胞内導入機構を明らかとする目的から、経時変化ならびに低温での細胞内導入を検討した。その結果、低温条件下ではほとんど細胞内へ取り込まれないことが明らかとなり、エンドサイトーシス機構により取り込まれることが示唆された。一方、無置換体であるルテニウムトリス(ビピリジン)錯体も同様の細胞内導入挙動を示したが、低温条件下においても取り込まれたことから、取り込み機構が異なることが示唆された。本人工タンパク質はペプチド配列を容易に変えられることから、今後は目的に応じた分子設計を行い、細胞内導入ならびに細胞内における機能発現を検討する予定である。