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

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。

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。