カイコ小胞体ストレス応答の理解に基づくタンパク質発現システムの合理的デザイン

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本研究の目的は、カイコ小胞体ストレス応答の理解によるタンパク質分泌不全の原因解明と、その克服による大量生産システムの確立である。そのために、NGS解析を用いた分泌不全時に特異的に発現変動する小胞体ストレス応答関連遺伝子の抽出および分泌不全原因の候補遺伝子の選抜を実施した。まず、カイコ小胞体ストレス応答遺伝子群の同定と高分泌性および低分泌性の組換えタンパク質モデルの選定を行った。カイコ培養細胞をN型糖鎖修飾阻害剤であるツニカマイシンで処理し、RNA-seq解析を用いた発現変動遺伝子群の抽出を行った。結果として、小胞体ストレス応答誘導時に発現が上昇するカイコ小胞体ストレス応答遺伝子の同定に成功した。モデルタンパク質の選定に関しては、低分泌性タンパク質発現時に特異的な発現変動遺伝子を抽出するために、発現させるタンパク質そのものの影響が可能な限り排除されることを指標とした。その結果、アミノ酸配列やAlphaFold2で予測された立体構造の類似性が高い、ヒトとマウス由来のInterleukin-1α (IL-1α) の分泌量に大きな差があり、モデルタンパク質として優れていると考えた。また、これらのヒトとマウスIL-1αのドメイン置換により、分泌量が段階的に異なる複数のキメラIL-1αの作製にも成功した。次に、分泌性の異なるIL-1αをカイコ培養細胞で発現させ、遺伝子発現データの取得および発現変動遺伝子の抽出を行った。組換えタンパク質の発現が始まるウイルス感染24時間後で比較を行ったが、低分泌性組換えタンパク質発現時特異的に発現変動する遺伝子は2つのみで、いずれも小胞体ストレス応答遺伝子ではなかった。また、組換えバキュロウイルス感染時と非感染時の解析では、組換えタンパク質の過剰発現状態であるにも関わらず、小胞体ストレス応答遺伝子の発現上昇が一部抑制されていることが示唆された。