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

在固液界面发挥作用的核酸-酶杂化分子的创建及其高级利用

• 批准号: 14J04260
• 负责人: 高原 茉莉
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04260/
• 关键词: 核酸アプタマー; 微生物由来トランスグルタミナーゼ; 酵素; バイオコンジュゲーション; セルラーゼ; DNAアプタマー; ターミナルトランスフェラーゼ; 国内共同研究; ALCA; 産学連携

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。

This study に お い て は functional raw body molecular で あ る DNA ア プ タ マ ー と タ ン パ ク に attention し, そ の two function を close わ せ も つ DNA - タ ン パ ク qualitative ハ イ ブ リ ッ ド molecular の created and び 応 line with を っ て い る. DNAアプタ アプタ アプタ と と と である, target molecule に to て て specific に binding する functional one-lock nucleic acid である. タ ン パ ク qualitative は 発 optical properties, catalytic properties な ど many others な function を し, molecular recognition function を す る DNA ア プ タ マ ー へ タ ン パ ク qualitative を ハ イ ブ リ ッ ド change す る と, the underlying molecular に し seaborne て DNA - タ ン パ ク qualitative complex を one や か な conditions で configuration す る こ と が で き る. Namely ち ハ イ ブ リ ッ ド molecular に よ り, カ ス ケ ー ド game against 応 や ナ ノ constructs を easy に constructs may で あ る. こ の よ う な 応 vision with を に into れ た occasions, ハ イ ブ リ ッ ド change に お い て の both functional を biggest に す る necessary が あ る. そ こ で reporter は, two kinds の different な る enzyme reverse 応, タ ー ミ ナ ル ト ラ ン ス フ ェ ラ ー ゼ (TdT) and microbial origin ト び ラ ン ス グ ル タ ミ ナ ー ゼ (MTG) の substrate specificity に し, site specific か つ high working rate composite な を さ せ, end product の function loss minimum を に す る department を build し た. Last year, ら ら introduced 続 続 た, まず, and DNAアプタ, アプタ, and を using <s:1> た artificial enzyme を to develop た. モ デ ル と し た の は, セ ル ロ ー ス department バ イ オ マ ス の hydrolytic decomposition を catalyst す る セ ル ラ ー ゼ で あ る. Reporter が optimization し た gimmick で セ ル ラ ー ゼ (catalyst ド メ イ ン) と セ ル ロ ー ス associativity ア プ タ マ ー line composite の を い, solid セ ル ロ ー ス matrix の hydrolytic decomposition against 応 へ と 応 with し て natural の セ ル ラ ー ゼ に match す る functional を confirm し た. さ ら に type, natural の セ ル ラ ー ゼ と different な り, salt concentration に 応 answer し て active が ス イ ッ チ ン グ す る nature を 発 し, そ の salt concentration dependence の combined with characteristics of を に parsing し た. Parallel し て, cancer cells イ メ ー ジ ン グ try 薬 の open 発 を い, new た な ハ イ ブ リ ッ ド polarization method を 検 card し た. New rules ハ イ ブ リ ッ ド polarization method で は, MTG の matrix と し て, DNA side を ア ミ ン, タ ン パ ク lateral mass を グ ル タ ミ ン (Gln) と し て, the optimal line を い の matrix, universal, sharper rate か つ ハ イ ブ リ ッ ド molecular の refined が easy な gimmick を refers し た.

项目成果

酵素法によるアミノ化DNAのタンパク質標識と細胞染色への応用

使用酶法对胺化 DNA 进行蛋白质标记及其在细胞染色中的应用

• 发表时间: 2017
• 作者: M. Takahara;H. Hayashi;M. Goto;N. Kamiya;高原 茉莉・若林 里衣・後藤 雅宏・神谷 典穂;高原 茉莉・南畑 孝介・若林 里衣・後藤 雅宏・神谷 典穂
• 通讯作者: 高原 茉莉・南畑 孝介・若林 里衣・後藤 雅宏・神谷 典穂

酵素反応を介した部位特異的な (酵素)n-DNA アプタマー複合化手法の開発

通过酶反应开发位点特异性（酶促）n-DNA 适体缀合方法

• 发表时间: 2014
• 作者: 高原茉莉;林浩之輔;後藤雅宏;神谷典穂
• 通讯作者: 神谷典穂

固相基質に作用するDNAアプタマー-酵素複合体の開発

开发作用于固相底物的 DNA 适体-酶复合物

• 发表时间: 2016
• 作者: 高原茉莉;Budinova Geisa. A. L. G.;中澤 光;森 裕太郎;梅津 光央;神谷 典穂
• 通讯作者: 神谷 典穂

一本鎖 DNA 末端への効率的な酵素標識に向けた基礎検討

单链DNA末端高效酶标记的基础研究

• 发表时间: 2014
• 作者: 高原茉莉;林浩之輔;後藤雅宏;神谷典穂
• 通讯作者: 神谷典穂

セルロース結合性DNAアプタマーを利用した新規人工セルラーゼの創製

使用纤维素结合 DNA 适体创建新型人工纤维素酶

• 发表时间: 2015
• 作者: 高原茉莉;森祐太郎;Budinova Geisa A.L.G.;中澤光;梅津光央;神谷典穂
• 通讯作者: 神谷典穂