タンパク質凝集を抑制する小分子の探索

寻找抑制蛋白质聚集的小分子

基本信息

批准号：
16750142
负责人：
白木賢太郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

タンパク質は生体内で、特異的な立体構造を形成して機能する。タンパク質は試験管内に取り出し、バイオテクノロジーや医薬品などに広く用いられる物質であるが、不安定で失活しやすい特性を持つ。特にポリペプチド鎖はもともと疎水性領域を多く含んでいるので、分子間で会合して不可逆に凝集してしまうことが多い。タンパク質の凝集を防ぎ安定に保つためには、グアニジンなどのカオトロピックイオンや少量の界面活性剤の添加や、グリセロールを添加して極低温に保つなどの方法がある。近年ではアルギニンなどが注目されているが、高濃度を添加しないと効果が低いなどの欠点も依然として残る。そこで私たちは、低濃度でタンパク質凝集抑制に効果を示す生体小分子化合物を探索した。ニワトリ由来リゾチームをモデルに加熱に伴う凝集抑制効果を調べた。その結果、アミノ酸誘導体やオリゴアミドなどに高い効果が見られることが分かった。これらの小分子をリフォールディングに利用したところ、効果の見られる小分子もあった。高温と併用することでさらに効果が上がる小分子が存在することも分かってきた。コンカナバリンAをモデルに、塩溶液中での加熱に伴う凝集課程を解析した。高温ほど凝集速度が増加したが、興味深いことに凝集課程はstretched-exponential式に従うことが分かった。小分子添加によるタンパク質凝集抑制法の利点は、精製や分光測定の際に共存させることも可能で、目的を果たしたあと透析や脱塩カラム等で安易に分離できることにある。しかも安価で簡単な小分子を添加するだけでタンパク質凝集をいくらかでも抑制できれば、凝集しやすいだけで研究が進まなかったタンパク質の研究や産業利用への可能性が広がっていくだろう。

蛋白质通过形成特定的三维结构在体内发挥作用。蛋白质在测试管中去除，并广泛用于生物技术和药物中，但它们具有不稳定和容易失活的特性。特别是，由于多肽链最初包含许多疏水区，因此它们通常在分子和不可逆转的聚集之间相关。为了防止蛋白质聚集并维持稳定的蛋白质聚集，有一些方法，例如添加诸如鸟嘌呤或少量表面活性剂或甘油等交际离子，以使其保持在极低的温度下。近年来，精氨酸和其他物质引起了人们的注意，但是如果不添加高浓度，仍然存在诸如低效力之类的缺点。因此，我们搜索了小型生物分子化合物，这些化合物在低浓度下对蛋白质聚集作用。我们使用鸡衍生的溶菌酶作为模型，研究了抑制加热引起的聚集的效果。结果，发现氨基酸衍生物和寡酰胺具有很高的作用。当这些小分子用于重折叠时，发现一些小分子具有作用。还发现，与高温结合使用时，有一些小分子可以更有效。使用姜黄素A作为模型，分析了与盐溶液中加热相关的聚集过程。尽管较高的温度提高了聚合率，但有趣的是，聚集过程遵循伸展的指数方程。通过添加小分子来抑制蛋白质聚集的方法的优势在于，它可以在纯化或光谱测量过程中共存，并且在实现目的后，可以通过透析或脱盐柱轻松分离。此外，如果通过简单添加廉价且简单的小分子至少可以尽可能地抑制蛋白质聚集，它将扩大研究和工业使用蛋白质的可能性，而蛋白质的可能性仅易于聚集，但没有进行研究。