架橋酵素反応によるマルチコンポーネントワクチン創製のための基盤技術の開発

开发利用交联酶反应制造多组分疫苗的基础技术

基本信息

批准号：
21J12611
负责人：
佐藤崚
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ワクチンは感染症予防のために利用される医薬品である。本研究は酵素反応を介して、抗原部位のみから構成される直鎖状構造を持つコンポーネントワクチンの創製を目的としている。申請者はこれまでに生体内で架橋反応を触媒する酵素である微生物由来トランスグルタミナーゼ(MTG)の反応点を含むタンパク質架橋用のペプチドタグ(PolyTag)の設計を行い、PolyTag融合タンパク質をMTGによって重合化させる技術を確立した。しかし、当該手法で得られる主生成物はタンパク質のオリゴマーであり、コンポーネントワクチンとして利用するには重合度が不十分であることが考えられた。申請者は前年度までに分子クラウディング環境という溶媒環境において、MTGが触媒するタンパク質重合体形成反応が促進される現象を明らかにしたが、そのメカニズムは不明であった。そこで2022年度は分子クラウディング環境におけるタンパク質間の架橋反応についての詳細な解析を実施した。分子クラウディング環境とは高分子が高濃度に存在する、細胞内を模倣した溶液環境である。当該環境において蛍光小分子基質、蛍光小分子とタンパク質基質、タンパク基質の架橋反応を評価し、エネルギー移動を指標として、緩衝溶液中における架橋速度と比較した。その結果、蛍光小分子基質同士の架橋はクラウディング環境中で減速し、タンパク質基質同士の架橋は緩衝溶液中よりも1.3倍加速されることが明らかとなった。これは溶液に含まれる高分子の排除体積効果により、タンパク質基質と酵素の接触が促進されたためだと考えられる。よってクラウディング環境は酵素反応を介したコンポーネントワクチン形成のための有用な反応場であることが示唆された。2022年度の研究成果について、4件の国内学会および3件の国際学会で発表を行った。また、当該成果については一編の論文としてまとめ、受理された。

疫苗是用于预防传染病的药物。这项研究旨在通过酶促反应创建仅由抗原位点组成的线性结构的组成疫苗。申请人为蛋白质交联设计了一个肽标签（多核），其中包含微生物衍生的跨谷氨酰胺酶（MTG）的反应点，该酶是一种体内催化交联反应的酶，并建立了一项针对MTG的聚合聚合物聚合物融合蛋白的技术。但是，这种方法获得的主要产物是蛋白质低聚物，人们认为聚合的程度不足以用作组成疫苗。申请人揭示了这种现象是MTG在称为分子云环境的溶剂环境中催化蛋白质聚合物的形成反应，但其机制尚不清楚。因此，在2022年，我们对分子云环境中蛋白质之间的交联反应进行了详细的分析。分子云环境是一个溶液环境，其中聚合物以高浓度存在并模仿细胞内部。在环境中评估了荧光小分子底物，荧光小分子和蛋白质底物之间的交联反应，并将缓冲液中的交联速率与缓冲溶液中的交联速率与使用能量转移的缓冲液溶液中的交联速率进行了比较。结果，据揭示了荧光小分子底物之间在云环境中放慢速度的交联，并且蛋白质底物之间的交联比缓冲液溶液的速度快1.3倍。这被认为是因为排除溶液中包含的聚合物的体积效应促进了蛋白质底物与酶之间的接触。因此，已经提出，云环境是通过酶促反应形成组件疫苗的有用反应场。 2022年的研究结果在四次国内和三个国际会议上提出。此外，将结果汇编成单纸并接受。