新規ペプチド性重合タグの創製と部位特異的タンパク質修飾技術への展開

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本研究は、アミノ酸のチロシン(アミノ酸-文字表記:Y)と、西洋ワサビ由来ペルオキシダーゼ(HRP)の酵素反応を組み合わせたタンパク質修飾技術の開発を目的とする。チロシンは、HRPの酵素反応によってラジカルを形成し、重合するという特異な反応性を有している。このチロシンの反応性を活かしたタンパク質修飾技術を確立することで、タンパク質マクロモノマーという新たな概念による、新規バイオマテリアルの創成が可能になると考えられる。これまでに、チロシンを含むペプチド配列(以下Y-tag)を、モデルタンパク質のC末端に遺伝子工学的に導入し、HRPを作用させることで、Y-tagを介したタンパク質架橋体ならびに異種タンパク質複合体の調製を達成している。本年度は、静電的相互作用による架橋反応の制御ならびにY-tagを介した架橋によるタンパク質機能強化について検討を行った。まず、Y-tag配列中に、アスパラギン酸ならびにアルギニンを導入し、静電的相互作用によるタンパク質架橋反応の制御を検討した。その結果、Y-tag上の電荷と逆の表面電荷を有するタンパク質では、高効率に架橋反応が起き、逆に、同じ電荷を有する場合で架橋反応が阻害されることが明らかとなった。これより、静電的相互作用によって、Y-tagを介したタンパク質架橋反応の反応制御が可能であることが示した。さらにProtein GとProtein Aから構成されるキメラタンパク質(以下、pG_2pA)を、Y-tagを介して架橋させることでlgGに対するアフィニティ増強効果について検討した。その結果、架橋したpG_2pAはIgGに対する極めて高いアフィニティを示し、Y-tagを介して複数のpG_2pAを架橋させることで、多価効果によるタンパク質機能強化が行えることを明らかとした。この成果は、タンパク質を複数分子結合させることが出来る本タンパク質架橋技術の意義、利点を示すものである。