個体で機能する革新的レポータータンパク質の創製

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本課題では、生体・個体への応用が期待できる核磁気共鳴法を利用したレポータータンパク質の開発を目指した。特に、生体直交型酵素反応に基づくプローブ原子配列組み換えと多重共鳴核磁気共鳴技術を用いた核磁気共鳴シグナルOFF-ON型(シグナルactivatable型)レポータータンパク質の創製を実施した。まず、安定同位体(13C)ラベル化ピルビン酸を用いた乳酸脱水素酵素の核磁気共鳴シグナルOFF-ON型検出実験をもとに、生体直交性を持つピルビン酸誘導体と他種由来の乳酸脱水素酵素ペアの探索を行い、ヒト乳酸脱水素酵素に高い生体直交生を持つ基質-酵素ペアを見いだした。実際、同条件で酵素反応を行ったところ、見いだしたピルビン酸誘導体はヒト乳酸脱水素酵素とはほとんど反応せず、他種由来の乳酸脱水素酵素と選択的に反応した。また、安定同位体ラベル化したピルビン酸誘導体を基質に用い、多重共鳴核磁気共鳴測定下で検出したところ、この他種由来の乳酸脱水素酵素共存下において、OFF-ON型で発生するプロトンシグナルが確認された。この候補レポータータンパク質をプラスミドに組み込み、真核細胞で発現させたところ、その発現が確認された。また、細胞系においてもOFF-ON型でプロトン核磁気共鳴シグナル(多重共鳴)が検出され、このペアが機能することが示唆された。この結果、プローブ原子配列組み換えと多重共鳴核磁気共鳴技術に基づく、核磁気共鳴法を利用した新しいレポータータンパク質候補の探索に成功したと言える。