創るアプローチによる実験的ゲノム科学

使用创造性方法的实验基因组科学

• 批准号: 13202072
• 负责人: 磯貝 泰弘
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13202072/
• 关键词: 蛋白質設計; 実験室進化; 蛋白質工学

既存の天然蛋白質とは独立に新しい機能を持った人工蛋白質が設計できるようになれば、蛋白質の構築原理研究のみならず、その応用範囲は甚大である。本研究では、天然蛋白質の立体構造情報に基づいた合理的設計と実験室進化実験を組み合わせることによって、以下のような新規人工蛋白質の合成を行った。(1)新しく開発した分子設計用ポテンシャル関数を用いて、DNA結合タンパク質λCroの立体構造を安定化する人工的なアミノ酸配列を設計した。この配列をコードする人工遺伝子を合成し、蛋白質を大腸菌中で発現、精製後、生化学的な解析を行ったところ、ターゲットとしたダイマー構造をとっていなかった。そこで、疎水性コアの中に部位特異的ランダム変異を導入し、native PAGE解析により、重合状態に関してセレクションを行った。選択された人工蛋白質は、ターゲットとしたダイマー構造をとり、天然様の立体構造特性を示した。(2)蛋白質立体構造中のアミノ酸側鎖コンフォメーションと残基間接触の統計的解析から、構造特異性(単一性)の指標となる新しい関数(ΔS_<conf>^<contact>)を作製した。この関数は、これまでに報告されている天然および人工蛋白質の変性実験から得られたフォールディングの共同性(m値)と高い相関を示した。これを用いて人工グロビンの再設計・再合成を行ったところ、NMRによって検出される構造特異性が改善された。これらの結果は、理論設計と実験室進化実験を適切に組み合わせることによって、天然様の構造特性をもつ人工蛋白質が、天然蛋白質のアミノ酸配列情報とは独立に合成できる可能性を示す。

Existing natural proteins are independent of new functions, artificial proteins are designed, protein construction principles are studied, and the range of applications is very large. In this study, we proposed a new method for the synthesis of artificial proteins based on the three-dimensional structure information of natural proteins and the reasonable design of laboratory evolution. (1)New developments in molecular design include the use of DNA binding molecules to stabilize the stereostructure of DNA binding molecules. The sequence of proteins is artificial, the protein is produced in E. coli, the protein is purified, and the protein is analyzed in biochemistry. For example, if you want to change the color of the water, you can change the color of the water. If you want to change the color of the water, you can change the color of the water. The structure of artificial protein is shown in the following way: (2)The statistical analysis of the amino acid side chain and the contact between residues in the protein stereostructure, the index of structure specificity and the new relationship number (ΔS_<conf>^<contact>) are controlled. The results show that there is a high correlation between natural and artificial proteins. The structural specificity of the synthetic material was improved by the design and synthesis of artificial materials. The results show that theoretical design, laboratory evolution, proper composition, structural characteristics of natural proteins, and acid alignment information of natural proteins are possible for independent synthesis.

项目成果

磯貝泰弘, 太田元規: "シリーズ・ニューバイオフィジックスII第9巻「生体ナノマシンの分子設計」"共立出版. 20 (2001)

Yasuhiro Isogai、Motonori Ota：“系列新生物物理学 II 第 9 卷“生物纳米机器的分子设计””Kyoritsu Shuppan 20 (2001)。

Ota, M., Isogai, Y., Nishikawa, K.: "Knowledge-based potential defined for a rotamer library to design protein sequences"Protein Engineering. 14. 557-564 (2001)

Ota, M.、Isogai, Y.、Nishikawa, K.：“为旋转异构体库设计蛋白质序列定义的基于知识的潜力”蛋白质工程。