リボソーム翻訳におけるアミノ酸基質許容性の拡大

扩大核糖体翻译中的氨基酸底物耐受性

• 批准号: 14J09576
• 负责人: 岩根 由彦
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-14J09576/
• 关键词: 特殊ペプチド; 特殊アミノ酸; リボソーム翻訳; 遺伝暗号; フレキシザイム; 生物有機化学; リボソーム; 試験管内翻訳反応; ペプチド

研究の目的本研究では、特殊アミノ酸(Xaa)を付加した各アミノアシルtRNA(Xaa-tRNA)と翻訳伸長因子EF-Tu間の結合力を調整することで、Xaa導入に特化した試験管内ペプチド合成系を開発し、10種以上のXaaを含むペプチドの翻訳合成を実現する。さらにその翻訳系を応用してペプチド薬剤スクリーニングを行い、多数の人工修飾により優れた生理活性を獲得した新規特殊ペプチド薬剤を開発することで、本戦略の意義を実証する。DC１第三年度の研究概要(1)Xaa含有ペプチド翻訳合成に特化した試験管内翻訳系の確立。Xaa-tRNAのEF-Tu結合力を天然AA-tRNAと同等の値に調整した条件下で、翻訳反応の様々な条件（反応時間、Xaa-tRNA濃度、EF-Tu濃度、pHなど）の最適化を行った。結果として、モデルペプチドの翻訳効率および正確性が大きく改善され、Xaa含有ペプチド翻訳合成に特化した試験管内翻訳系が確立された。(2)本戦略によるXaa含有ペプチド翻訳合成の改善を実証。次に本戦略の効果を調べるため、複数種のXaaを含有するモデルペプチドの翻訳合成について、既存の改変型翻訳系と本研究で確立されたものの２つを比較検証した。既存の翻訳系による合成は不正確であり、多種の翻訳エラー産物が生成されたのに対して、本研究の翻訳系では望みのペプチドが正確に合成された。また定量実験の結果、合成効率も改善されていることがわかった。(3)本研究のまとめ。Xaa-tRNAとEF-Tuとの結合力を調整する本戦略により、複数種のXaaを含有するペプチドの翻訳合成が可能となる。この技術を既存のペプチドスクリーニング手法と組み合わせることで、将来的に革新的ペプチド医薬品の開発につながると期待される。

Objective: In this study, we aimed to adjust the binding force between Xaa and EF-Tu by adding Xaa, and to develop and synthesize more than 10 kinds of Xaa in vitro. This paper demonstrates the significance of the present strategy in the development of a new system of artificial modification to obtain optimal physiological activity. DC1 Third Year Study Summary (1)Xaa contains the specification of the inversion synthesis and the establishment of the inversion system in the tube. Xaa-tRNA and EF-Tu binding capacity were optimized under the same conditions as native AA-tRNA, and under the same conditions (reaction time, Xaa-tRNA concentration, EF-Tu concentration, pH). The results showed that the efficiency and legitimacy of Xaa were greatly improved, and the translation system in Xaa was established. (2)This strategy contains evidence of improvement in the synthesis of the protein. The results of this study were compared with those of the previous study, which established two different types of Xaa. The existing translation system is not correct, many translation products are generated, and the translation system in this study is expected to be correct. Quantitative results, synthetic efficiency and improvement (3)This study was conducted in the following way: The binding force of Xaa-tRNA and EF-Tu is adjusted, and the synthesis of Xaa is possible. This technology is currently in existence and is expected to lead to the development of innovative pharmaceutical products in the future.

项目成果

Artificial division of codon boxes to encode non-proteinogenic amino acids besides 20 proteinogenic ones

人工划分密码子盒以编码除 20 种蛋白氨基酸外的非蛋白氨基酸

• 发表时间: 2015
• 作者: Yoshihiko Iwane;Azusa Hitomi;Hiroshi Murakami;Takayuki Katoh;Yuki Goto;and Hiroaki Suga
• 通讯作者: and Hiroaki Suga

Artificial division of codon boxes to expand amino acid repertoire in ribosomal polypeptide synthesis

人工分裂密码子盒以扩展核糖体多肽合成中的氨基酸库

• 发表时间: 2016
• 作者: 岩根由彦;人見梓;村上裕;加藤敬行;後藤祐樹;菅裕明
• 通讯作者: 菅裕明

Artificial division of codon boxes to encode multiple nonproteinogenic amino acids besides 20 proteinogenic ones

人工划分密码子盒以编码除 20 种蛋白氨基酸外的多种非蛋白氨基酸

• 发表时间: 2014
• 作者: Yoshihiko Iwane;Azusa Hitomi;Yuki Goto;Takayuki Katoh;Hiroshi Murakami;and Hiroaki Suga
• 通讯作者: and Hiroaki Suga

Accurate Assignment of a Nonproteinogenic Amino Acid and Valine to the Valine GUN Codon Box

将非蛋白氨基酸和缬氨酸准确分配至缬氨酸 GUN 密码子盒

• 发表时间: 2015
• 期刊: Peptide Science 2014
• 作者: Yoshihiko Iwane;Azusa Hitomi;Yuki Goto;Takayuki Katoh;Hiroshi Murakami;and Hiroaki Suga
• 通讯作者: and Hiroaki Suga

Expanding the amino acid repertoire of ribosomal polypeptide synthesis by the artificial division of codon boxes

通过密码子盒的人工划分扩大核糖体多肽合成的氨基酸库

• 发表时间: 2017
• 作者: 岩根由彦;人見梓;村上裕;加藤敬行;後藤祐樹;菅裕明
• 通讯作者: 菅裕明