Development of a universal method for rationally improving enzymatic activity

开发合理提高酶活性的通用方法

基本信息

  • 批准号:
    21K18841
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.16万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-07-09 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

触媒反応を行うタンパク質(酵素)は、生命現象の維持に必要なだけでなく、有用物質の工業生産にも必要であり、産業や医療などの幅広い分野に応用されている。それゆえ、酵素活性を向上させる方法の開発は、産業や医療などにおいて極めて重要である。従来の設計法では大量の実験が必要であるが、このような状況を打破するために、本研究では酵素活性を合理的かつ効率的に向上させるための普遍的な手法を開発し、その妥当性と普遍性の検証を目指す。また、必要に応じて、理論的設計法の最適化を行う。2022年度は次の成果を得た。(1) モデル酵素であるジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)に対して、我々が提唱する方法によって前年度までに設計した複数の変異体を実際に作製し、酵素活性を正確に測定した。その結果、これらの変異体は設計通りに高活性化していることが示され、本設計手法の妥当性の検証に向けて大きな前進が見られた。(2) 酵素を高活性化させるためには、基質との結合を強める合理的手法の開発も重要である。そこで、標的分子との結合を強めうるタンパク質変異体を、Rosettaソフトウェア等を用いて合理的に設計した。それらを実際に作製した結果、設計通りに結合能を強化させたタンパク質を得ることに成功した。(3) 設計の成功率を向上させるために、これまでの経験に基づき、Rosettaソフトウェアを用いたタンパク質設計のプロトコールを改良した。(4) 統計力学理論を用いてタンパク質の構造ダイナミクスを包括的に予測する手法の開発を進めた。その結果、さまざまなタンパク質に普遍的に適用可能なダイナミクス予測法の構築に向けて大きな進歩が得られた。この手法は今後、タンパク質の構造ダイナミクスに基づいて酵素を高活性化させるという画期的設計法の開発につながると期待される。
Catalysts are essential for the maintenance of life phenomena, essential for the industrial production of useful substances, and essential for the separation of industrial and medical applications. It is very important to develop methods for improving enzyme activity and industrial medical treatment. In the past, the design method has been widely used in the development of enzyme activity, the improvement of enzyme activity, the improvement of enzyme activity, and the development of appropriate and universal methods. The optimization of theoretical design method is carried out. The results of the second round in 2022 were achieved. (1)The method for producing DHFR was designed in the previous year, and the enzyme activity was measured correctly. As a result, the design of the variant is highly active, and the design method is suitable for demonstration. (2)Enzyme high activity, matrix and binding, reasonable method of development is important The combination of target molecules and target molecules can be used in a reasonable way. The results and design of the project are presented in detail below. (3)The success rate of the design has increased since then, and the quality of the design has been improved. (4)Statistical mechanics theory is applied to the development of qualitative structures, including predictive techniques. As a result, the quality of the sample is generally applicable to the construction of the prediction method. This technique is expected to be used in the development of design methods for high activity of enzymes in the future.

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rational design of neutralizing antibodies against the receptor-binding domain of SARS-CoV-2 Spike protein
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松本彩里;林勇樹;新井宗仁
  • 通讯作者:
    新井宗仁
Rational design of highly active mutants of an alkane-producing enzyme
烷烃生成酶高活性突变体的合理设计
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    磯田正覚;林勇樹;新井宗仁
  • 通讯作者:
    新井宗仁
新井研究室のホームページ
新井实验室主页
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Comparison and further improvement of the intracellular optogenetic tool Magnets variants
细胞内光遗传学工具Magnets变体的比较和进一步改进
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    吉村匡隆;青野侑基;林勇樹;河野風雲;佐藤守俊;新井宗仁
  • 通讯作者:
    新井宗仁
Development of neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 variants by rational design
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    青山莉奈;松本彩里;佐藤那音;季高駿士;林勇樹;新井宗仁
  • 通讯作者:
    新井宗仁
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  • DOI:
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    2004
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    13043053
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    2001
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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    07457578
  • 财政年份:
    1995
  • 资助金额:
    $ 4.16万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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知道了