ナノゲルシャペロンへの標的タンパク質結合動力学解析および制御

目标蛋白与纳米凝胶伴侣的结合动力学的分析和控制

基本信息

批准号：
15J04705
负责人：
仲本正彦
金额：
$ 1.09万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、安価な原料から作製される高分子ナノゲル粒子を用い、従来材料よりも高度に機能するタンパク質リフォールディング材料の開発を目指して研究を行った。初年度までの結果として、機能性部位としてアニオン性部位および疎水性部位を有するナノゲル粒子が、タンパク質の凝集体を可溶化し、活性状態へのリフォールディングを促進することを見いだした。さらにQCMを用いた解析により、変性タンパク質に対して強く結合し、活性状態のタンパク質に対して比較的弱く結合することが、変性タンパク質の凝集体を効果的にリフォールディングするために要求されることが明らかとなった。次年度では、得られたナノゲル粒子の凝集タンパク質可溶化性能を、従来タンパク質フォールディング補助材料として用いられてきた種々の材料（界面活性剤およびPEG）、あるいはイオン性部位もしくは疎水性部位のみからなる高分子と比較した。結果として本研究で得られたナノゲル粒子は従来材料よりも効果的にリゾチーム凝集体を可溶化することが分かった。本研究で達成された、一度凝集したタンパク質の脱凝集を促進し活性のある状態に巻き戻すことができる人工材料の開発はこれまでに例がなく、タンパク質リフォールディング材料設計における重要な知見となることが期待される。また、最適化されたナノゲル粒子によるリゾチーム脱凝集活性の繰り返し性能を評価したところ、2サイクル目の使用において相対可溶化活性がおよそ60%に低下することも明らかとなった。これは、ナノゲル粒子上に強く結合したリゾチームの一部が粒子から解離することが出来ず、結果としてナノゲル粒子が失活してしまったためであると考えられる。従って、今後の課題としてタンパク質結合性を可逆的にスイッチングするシステムの開発が望まれる。

在这项研究中，我们使用了由廉价原材料制成的聚合物纳米凝胶颗粒来开发比常规材料更高的蛋白质重折叠材料。第一年的结果，我们发现具有阴离子和疏水性位点的纳米凝胶颗粒作为功能部位溶解蛋白质聚集体并促进重新折叠为活性状态。此外，使用QCM进行分析表明，需要与变性蛋白强烈结合，并且需要相对较弱地与活性蛋白质结合，以有效地重塑变性蛋白的聚集体。在第二年，将所获得的纳米凝胶颗粒的聚集蛋白溶解度与传统上用作蛋白质折叠辅助材料或仅由离子或疏水性位点组成的聚合物的多种材料（表面活性剂和PEG）进行了比较。结果，发现在这项研究中获得的纳米凝胶颗粒比常规材料更有效地溶解溶菌酶聚集体。在这项研究中实现的人造材料的发展，可以促进曾经被聚集的蛋白质和倒带到其活跃状态的脱缘物，从未见过，并且预计将是蛋白质重塑材料设计的重要发现。此外，评估了使用优化的纳米凝胶颗粒的溶菌酶干燥活性的重复性能，并发现在第二个使用周期中，相对溶解活性降至约60％。这被认为是因为强烈结合到纳米凝胶颗粒上的一部分溶菌酶无法与颗粒分离，从而导致纳米凝胶颗粒被禁用。因此，作为未来的问题，希望开发可逆地切换蛋白质结合特性的系统。