固液界面で機能する核酸－酵素ハイブリッド分子の創製とその高度利用

本研究においては機能性生体分子であるDNAアプタマーとタンパク質に注目し、その二機能を合わせもつDNA-タンパク質ハイブリッド分子の創製及び応用を行っている。DNAアプタマーとは、標的分子に対して特異的に結合する機能性一本鎖核酸である。タンパク質は発光特性、触媒特性など多様な機能を有し、分子認識機能を有するDNAアプタマーへタンパク質をハイブリッド化すると、標的分子に対してDNA-タンパク質複合体を穏やかな条件で配置することができる。即ちハイブリッド分子により、カスケード反応場やナノ構造体を容易に構築可能である。このような応用を視野に入れた場合、ハイブリッド化において双方の機能性を最大にする必要がある。そこで報告者は、二種類の異なる酵素反応、ターミナルトランスフェラーゼ (TdT) 及び微生物由来トランスグルタミナーゼ (MTG) の基質特異性に着目し、部位特異的かつ高効率な複合化を進行させ、最終産物の機能損失を最小にする系を構築した 。昨年度から引き続き、まず、DNAアプタマーを用いた人工酵素を開発した。モデルとしたのは、セルロース系バイオマスの加水分解を触媒するセルラーゼである。報告者が最適化した手法でセルラーゼ (触媒ドメイン) とセルロース結合性アプタマーの複合化を行い、固体セルロース基質の加水分解反応へと応用して天然のセルラーゼに匹敵する機能性を確認した。さらに、天然型のセルラーゼと異なり、塩濃度に応答して活性がスイッチングする性質を発見し、その塩濃度依存性の結合特性を詳細に解析した。並行して、癌細胞イメージング試薬の開発を行い、新たなハイブリッド化法を検証した。新規ハイブリッド化法では、MTGの基質として、DNA側を一級アミン、タンパク質側をグルタミン (Gln) として、基質の最適を行い、汎用的、効率的かつハイブリッド分子の精製が容易な手法を目指した。

本研究においては機能性生体分子であるDNAアプタマーとタンパク質に注目し、その二機能を合わせもつDNA-タンパク質ハイブリッド分子の創製及び応用を行っている。DNAアプタマーとは、標的分子に対して特異的に結合する機能性一本鎖核酸である。タンパク質は発光特性、触媒特性など多様な機能を有し、分子認識機能を有するDNAアプタマーへタンパク質をハイブリッド化すると、標的分子に対してDNA-タンパク質複合体を穏やかな条件で配置することができる。即ちハイブリッド分子により、カスケード反応場やナノ構造体を容易に構築可能である。このような応用を視野に入れた場合、ハイブリッド化において双方の機能性を最大にする必要がある。そこで報告者は、二種類の異なる酵素反応、ターミナルトランスフェラーゼ (TdT) 及び微生物由来トランスグルタミナーゼ (MTG) の基質特異性に着目し、部位特異的かつ高効率な複合化を進行させ、最終産物の機能損失を最小にする系を構築した 。昨年度から引き続き、まず、DNAアプタマーを用いた人工酵素を開発した。モデルとしたのは、セルロース系バイオマスの加水分解を触媒するセルラーゼである。報告者が最適化した手法でセルラーゼ (触媒ドメイン) とセルロース結合性アプタマーの複合化を行い、固体セルロース基質の加水分解反応へと応用して天然のセルラーゼに匹敵する機能性を確認した。さらに、天然型のセルラーゼと異なり、塩濃度に応答して活性がスイッチングする性質を発見し、その塩濃度依存性の結合特性を詳細に解析した。並行して、癌細胞イメージング試薬の開発を行い、新たなハイブリッド化法を検証した。新規ハイブリッド化法では、MTGの基質として、DNA側を一級アミン、タンパク質側をグルタミン (Gln) として、基質の最適を行い、汎用的、効率的かつハイブリッド分子の精製が容易な手法を目指した。