センサー機能分子の導入による外部環境応答性タンパク質の分子デザイン

引入传感器功能分子的外部环境响应蛋白的分子设计

• 批准号: 12019258
• 负责人: 浜地 格
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12019258/
• 关键词: 半合成酵素; バイオセンサー; 糖センサー; リボヌクレアーゼ; レクチン; 光親和性ラベル化

本研究の目的は、特定化学物質の濃度に応じて構造・活性を制御できる外部環境応答機能を天然の酵素・タンパク質に付与するための新たな方法論を提案することである。その設計戦略としてホストゲスト機能化学で開発されてきた人工ホスト分子と天然酵素・タンパク質をタンパク質工学的手法を駆使して有機的に連携させるというこれまでにない新規なアイデアを採用する。特定分子を認識したときにのみ劇的に活性・構造が変化するハイブリッド酵素を一般的に設計できれば、従来にないタイプのバイオセンターとなるだけでなく、生きた細胞溶液中でも微量物質の濃度変化をセンシングし、酵素反応を自分で調整する新しいタイプのsophisticated生体分子アーキテクチャーとなると期待される。最終年度は以下の三つの項目を明らかにした。(1)遷移金属イオン結合能を持った非天然アミノ酸を組み込んだ合成S-ペプチドをSプロテインと自己組織的に複合化して半合成したリボヌクレアーゼの金属イオン応答機構が、表面での電荷反転に起因していることを見いだした。(2)半合成リボヌクレアーゼが応答する金属イオンの選択性を調査して、鉄と銅に対する高い選択性を発見し、重金属イオンセンサーとしての可能性を示した。(3)本研究で提案したホスト・ゲスト化学的コンセプトを基盤としたバイオセンサー構築の概念を他のタンパク質に適用について試み、概念の一般性を実証した。

这项研究的目的是提出一种新的方法，用于将外部环境反应功能传达给天然酶和蛋白质，该酶可以根据特定化学物质的浓度来控制结构和活性。作为一种设计策略，我们将采用一种空前的新想法，即使用蛋白质工程方法在宿主宾客功能化学中开发的人工宿主分子有机地连接人工宿主分子。如果通常可以设计混合酶，仅当识别特定的分子时才大大改变其活性和结构，预计它不仅会成为一种非常规类型的生物中心类型，而且还会成为一种新型的复杂生物分子结构类型的新型类型的生物分子结构，从而在活细胞溶液和调节中均具有丝丝浓度的变化。最后一年揭示了以下三个项目：（1）我们发现，核糖核酸酶的金属离子响应机理，该机理是一种合成的S肽，该合成S肽与过渡金属离子结合能力结合了非天然氨基酸，是由通过与S蛋白结合结合的表面上的电荷反向逆转而引起的。 （2）我们研究了对半合成核糖核酸酶响应的金属离子的选择性，并发现了铁和铜的高选择性，表明其作为重金属离子传感器的潜力。 （3）我们试图根据本研究中提出的基于宿主的化学概念的生物传感器构造概念应用于其他蛋白质，以证明该概念的一般性。

项目成果

浜地格: "Guest-induced Umpolung an a Protein Surface…"Journal of the American Chemical Society. 122. 4530-4531 (2000)

Itaru Hamaji：“蛋白质表面的客体诱导的 Umpolung……”美国化学会杂志 122. 4530-4531 (2000)。

長瀬剛: "Post-Photoaffinity Labeling Modification Using Aldehyde Chemistry to Produce a Fluorescent Lectin…"Chemical Communications. 229-230 (2001)

Tsuyoshi Nagase：“利用醛化学进行光亲和标记后修饰来产生荧光凝集素……”化学通讯 229-230 (2001)。

浜地格: "A.General Semisymtiatie Method for Fluorescent Saccharide-Biosensors Based on a Lectin"Journal of the American Chemical Society. 122. 12065-12066 (2000)

Takashi Hamachi：“基于凝集素的荧光糖生物传感器的通用半对称方法”美国化学会杂志 122. 12065-12066 (2000)。