セレンタンパク質の革新的生産プラットフォームの開発

ヒトの必須微量元素であるセレンは、特殊なタンパク質「セレンタンパク質」に「第21番目のアミノ酸」セレノシステイン残基 (Sec) の形でポリペプチド鎖中に挿入され、抗酸化作用など重要な生理的役割を果たす。一方で、25種類あるヒトセレンタンパク質のうち半分は機能の手がかりすら得られていない。生理学的重要性および産業利用への期待から、微生物を宿主とするヒトセレンタンパク質の高発現系構築が望まれている。しかし、セレノシステインのポリペプチドへの挿入は終止コドンを用いた特殊な翻訳機構に依存し、ヒトと真正細菌ではそのメカニズムの間に「超えられない壁」が存在するため、高発現系構築は成功に至っていない。そこで、ヒトセレンタンパク質の生産プラットフォームとしてアーキアが好適であると考え、アーキアを宿主とした高発現系構築に挑戦し、有用セレンタンパク質の量産化と機能未知セレンタンパク質の構造機能解析に向けたプラットフォームを創出することを目指した研究を行っている。真核生物のSelBホモログであるeEFSecは、SECIS結合タンパク質SBP2を介してSECISを認識することでSec挿入を可能にする。しかし、アーキアにはSBP2ホモログは存在せず、どのようにしてSECISに依存したSec挿入が行われているのか不明である。本年度は、M. maripaludisおよびもう一つの宿主候補としてMethanothermococcus okinawensisについて培養条件とプラスミド導入条件の確立を行った。また、アーキアにもSelBおよびSECISと結合する新規タンパク質aSBPが存在すると予想し、プルダウンアッセイ、RNA-seq解析を行うことでaSBP候補遺伝子を探索した。

ヒトの必須微量元素であるセレンは、特殊なタンパク質「セレンタンパク質」に「第21番目のアミノ酸」セレノシステイン残基 (Sec) の形でポリペプチド鎖中に挿入され、抗酸化作用など重要な生理的役割を果たす。一方で、25種類あるヒトセレンタンパク質のうち半分は機能の手がかりすら得られていない。生理学的重要性および産業利用への期待から、微生物を宿主とするヒトセレンタンパク質の高発現系構築が望まれている。しかし、セレノシステインのポリペプチドへの挿入は終止コドンを用いた特殊な翻訳機構に依存し、ヒトと真正細菌ではそのメカニズムの間に「超えられない壁」が存在するため、高発現系構築は成功に至っていない。そこで、ヒトセレンタンパク質の生産プラットフォームとしてアーキアが好適であると考え、アーキアを宿主とした高発現系構築に挑戦し、有用セレンタンパク質の量産化と機能未知セレンタンパク質の構造機能解析に向けたプラットフォームを創出することを目指した研究を行っている。真核生物のSelBホモログであるeEFSecは、SECIS結合タンパク質SBP2を介してSECISを認識することでSec挿入を可能にする。しかし、アーキアにはSBP2ホモログは存在せず、どのようにしてSECISに依存したSec挿入が行われているのか不明である。本年度は、M. maripaludisおよびもう一つの宿主候補としてMethanothermococcus okinawensisについて培養条件とプラスミド導入条件の確立を行った。また、アーキアにもSelBおよびSECISと結合する新規タンパク質aSBPが存在すると予想し、プルダウンアッセイ、RNA-seq解析を行うことでaSBP候補遺伝子を探索した。