細胞内でのタンデム有機反応によるタンパク質のバイオセンサーへの機能化

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申請者は昨年度までに、タンパク質のバイオセンサー化を細胞内でそのまま行う手法を開発し、より詳細なタンパク質の機能解明の実現を目的として研究を行った。本年度はさらに、この方法の反応メカニズムや試薬の特性について詳細を明らかにした。その結果、タンパク質の機能解明や解析において有用な様々な新知見を得ることができた。所属研究室で独自に開発された「リガンド指向型トシル化学」は、細胞内在性タンパク質を部位特異的に化学修飾することのできる方法である。申請者はこの方法で、赤血球に内在する酵素を19F NMR/MRIプローブで化学修飾し、酵素の阻害剤認識を読みだす19F NMRバイオセンサーを構築することに成功した。この19Fラベルした酵素について、X線結晶構造解析に成功し、その機能を構造学的な知見から明らかにることができた。本研究成果は、化学修飾タンパク質の結晶化の世界初の例であり、今後の様々な研究において有意義な知見となる。一方、用いた19Fラベル化剤の物性を詳細に解析したところ、水中で自己集合することでNMRシグナルがオフ状態にあること、またタンパク質に認識されると集合が解け、明確な19F NMRシグナルを与えることが明らかとなった。この特性を利用して、タンパク質の活性をNMR/MRIシグナルで検出することのできる新規MRIプローブの開発に成功した。本研究成果は各種新聞や雑誌などで取り上げられ、その新規性と注目度の高さが示された。