部位特異的連結反応を介した分子配列による高次タンパク質集合体の創製

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本研究は、生体内で様々な反応を触媒するタンパク質である酵素に着目し、新たな高次構造形成による高機能性タンパク質材料創製のため、「酵素反応による部位特異的架橋反応」に「分子配列の概念」を組み合せた機能性タンパク質集合体の設計戦略を確立することを目的としている。本年度はモデルタンパク質としてバイオマス分解酵素であるendoglucabnase (EG) および標識酵素としてβ-glucosidase (BGL) の集合体化を行った。架橋酵素であるmicrobial transglutaminaseの働きによって、EGおよびBGLにはリガンドであるbiotinが部位特異的にラベルされ、レセプターであるavidinと混合することにより簡便に集合体を形成することが出来る。新規ビオチン化基質として4分岐型のtetrabiotinの合成を行い、これを用いることで1次元状の集合体の形成が確認された。本研究にて創製したEG集合体を用いることによって、基質である結晶性セルロース分解効率を最大で2.7倍に向上した。また同様にBGL集合体を標的検出に用いることで、検出感度の向上を達成した。以上、これまでの検討によって多量体型タンパク質に対しては「タンパク質配列中への修飾技術と、回転軸に沿ったあるいは垂直方向に相互作用分子を修飾する」ことで、また単量体型タンパク質に対しては「相互作用ペアとなるタンパク質の4次構造に合わせた新規機能性小分子を用いる」ことで、高次機能性タンパク質集合体の巨大化あるいは構造制御が可能となった。本研究の3年間の成果により、タンパク質集合体化のための一定の指針を打ち立てた点で、本研究は非常に有意義なものであったと考える