軽油相当のバイオ燃料を大量生産可能な高活性型アルカン合成関連酵素の創出

创建高活性烷烃合成相关酶，能够大量生产相当于轻油的生物燃料

• 批准号: 19H02521
• 负责人: 新井 宗仁
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02521/
• 关键词: タンパク質; 酵素; バイオ燃料; タンパク質デザイン; 進化分子工学; 酵素デザイン; タンパク質工学; 理論的設計

シアノバクテリアは、アシルACP還元酵素（AAR）とアルデヒド脱ホルミル化オキシゲナーゼ（ADO）という2つの酵素を用い、光合成で軽油相当のアルカンを合成できることから、地球温暖化の防止に有効な再生可能バイオエネルギーの生産源として注目されている。しかし両酵素の活性は低いため、高活性化が必要である。そこで本研究では、複数の方法によってこれらの酵素活性を向上させ、微生物を用いたバイオ燃料生産を効率化させることを目指している。2022年度は次の研究を行った。(1) 前年度までに得られたAARの様々なアミノ酸置換変異体のデータベースを用いて、複数のアミノ酸置換を組み合わせた多重変異体の構築を行った。(2) 前年度に引き続き、タンパク質設計用ソフトウェアRosettaを用いてADOの酵素活性を向上させうる変異体の理論的設計を進めた。(3) 細胞内で活性をもつ酵素量を増やすためには、AARとADOの可溶性を向上させる必要がある。そこで、AARとADOの末端に可溶性タグを付加するという合理的設計により、微生物細胞内での可溶性酵素量を増加させ、アルカン合成量を増大させることができた。(4) タンパク質の機能を解明して改良するためには、タンパク質の立体構造を解析することも重要である。そこで、X線溶液散乱法を用いたタンパク質の立体構造解析も行った。また、細胞のような多分散系に存在する各タンパク質の大きさや形状をX線で解析する手法の開発を行った。(5) 新規有用タンパク質を理論的に設計する際の成功率を向上させるために、Rosettaソフトウェアを用いた設計を様々なタンパク質に適用した。特に、アレルギーや白血病などに関わるタンパク質間相互作用を阻害しうるタンパク質やペプチドを理論的に設計し、実験で検証した。

蓝细菌引起人们的注意，作为可再生生物能源的来源，可有效预防全球变暖，因为它们可以使用两种酶通过光合作用来合成烷基通过光合作用的烷基烷基ACP还原酶（AAR）（AAR）和醛脱氢替代的氧化氧酶（ADO）。但是，由于这两种酶的活性都较低，因此需要高活化。因此，本研究旨在通过使用多种方法来改善这些酶的活性，从而提高使用微生物生产生物燃料的效率。 （1）使用上一年获得的各种氨基酸取代突变体的数据库进行了以下研究，使用AARS数据库构建了多个突变体。 （2）从上一年开始，我们继续使用蛋白质设计软件Rosetta改善ADO的酶活性的突变体的理论设计。 （3）为了增加细胞内活性酶的量，有必要提高AAR和ADO的溶解度。因此，通过在AAR和ADO的末端添加可溶性标签的合理设计，可以增加微生物细胞中可溶性酶的量，并且可以增加烷烃合成的量。 （4）为了阐明和改善蛋白质的功能，分析蛋白质的三维结构也很重要。因此，我们还使用X射线溶液散射对蛋白质进行了三维结构分析。此外，我们开发了一种分析使用X射线等多分散系统（例如细胞）中每种蛋白质的大小和形状的方法。 （5）使用Rosetta软件的设计应用于各种蛋白质，以提高新型有用蛋白质的理论设计中的成功率。特别是，通过实验设计和验证了与过敏和白血病相关的蛋白质蛋白相互作用的蛋白质和肽。

项目成果

転写コアクチベーターCBPのKIXドメインと転写アクチベーターとの相互作用を標的としたPPI阻害剤の合理的設計

针对转录共激活因子 CBP 的 KIX 结构域与转录激活因子之间相互作用的 PPI 抑制剂的合理设计

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤那音;季高駿士;林勇樹;新井宗仁
• 通讯作者: 新井宗仁

理論と実験によるタンパク質デザイン

基于理论和实验的蛋白质设计

• 发表时间: 2019
• 作者: 土江祐介 ;森若子 ;永瀬晃正 ;菊池実 ;岩谷啓一 ; Mikael Lindgren ; Per Hammarström ;白木賢太郎;座古保;新井宗仁
• 通讯作者: 新井宗仁

Identifying key residues of c-Myb-KIX interaction by alanine scanning mutagenesis

通过丙氨酸扫描诱变鉴定 c-Myb-KIX 相互作用的关键残基

• 发表时间: 2022
• 作者: 季高駿士;林勇樹;新井宗仁
• 通讯作者: 新井宗仁

Visualized and Quantitative Structural Analysis of Peptidomimetics for PPI Drug Discovery

用于 PPI 药物发现的肽模拟物的可视化和定量结构分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Hajime Takashima;Atsushi Yoshimori;Eiji Honda;Tomonori Taguri;Jun Ozawa;Satoshi Shuto;Shunji Suetaka;Nao Sato;Yuuki Hayashi;Munehito Arai;Dai Takehara
• 通讯作者: Dai Takehara

タンパク質分子機能の合理的設計

蛋白质分子功能的合理设计

• 发表时间: 2021
• 作者: 林勇樹;新井宗仁;荻 崇;新井 亮一;新井宗仁
• 通讯作者: 新井宗仁