Development of the translation machinery to incorporate multiple D-amino acids into a peptide via alteration of the ribosome tunnel

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本研究は、ペプチド鎖へのD-アミノ酸導翻訳効率を指標としてペプチド新生鎖配列を分類し、任意のペプチド新生鎖に効率よくD-アミノ酸を導入可能な変異体リボソームの開発を目的としている。D-アミノ酸を含むペプチドはその高いプロテアーゼ耐性によって生体内で長期間作用するペプチド薬剤開発の基盤として期待される。近年の試験管内翻訳系の最適化とD-アミノ酸導入に用いるtRNAの改良によりペプチドへのD-アミノ酸連続導入が可能となったが、L-アミノ酸と比較して導入効率は未だ非常に低い。本研究では、D-アミノ酸導入効率が導入されるペプチド新生鎖配列に依存するという知見に基づき、ペプチド新生鎖が通過するリボソームのトンネルを最適化することで導入効率の向上を目指した。昨年度、D-アミノ酸同様ペプチドへの連続導入効率が低いL-プロリンを用いて、ペプチド新生鎖配列依存的な導入効率を網羅的に評価する試験管内系の構築に成功し、導入効率を制御するペプチド新生鎖配列の傾向の分析に成功した。この結果に基づいて、今年度はプロリンに焦点を当ててこのような現象が生体内の翻訳系でおこるか検証した。検証には配列中にポリプロリンモチーフを含むタンパク質配列を複数選択し、これらをコードしたプラスミドDNAを調整した後これを用いて大腸菌を形質転換しタンパク質を発現した。タンパク質を精製した後、プロテアーゼを用いて消化した後、LC-MSを用いてそれぞれの配列を決定した。その結果、試験管内系で得られた結果と同一の結果を得ることができ、上記の現象が生体内の翻訳系でも起きることが実証された。現在これらの結果をまとめて投稿論文を作成中である。