タンパク質凝集を抑制する小分子の探索

寻找抑制蛋白质聚集的小分子

基本信息

批准号：
16750142
负责人：
白木賢太郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

タンパク質は生体内で、特異的な立体構造を形成して機能する。タンパク質は試験管内に取り出し、バイオテクノロジーや医薬品などに広く用いられる物質であるが、不安定で失活しやすい特性を持つ。特にポリペプチド鎖はもともと疎水性領域を多く含んでいるので、分子間で会合して不可逆に凝集してしまうことが多い。タンパク質の凝集を防ぎ安定に保つためには、グアニジンなどのカオトロピックイオンや少量の界面活性剤の添加や、グリセロールを添加して極低温に保つなどの方法がある。近年ではアルギニンなどが注目されているが、高濃度を添加しないと効果が低いなどの欠点も依然として残る。そこで私たちは、低濃度でタンパク質凝集抑制に効果を示す生体小分子化合物を探索した。ニワトリ由来リゾチームをモデルに加熱に伴う凝集抑制効果を調べた。その結果、アミノ酸誘導体やオリゴアミドなどに高い効果が見られることが分かった。これらの小分子をリフォールディングに利用したところ、効果の見られる小分子もあった。高温と併用することでさらに効果が上がる小分子が存在することも分かってきた。コンカナバリンAをモデルに、塩溶液中での加熱に伴う凝集課程を解析した。高温ほど凝集速度が増加したが、興味深いことに凝集課程はstretched-exponential式に従うことが分かった。小分子添加によるタンパク質凝集抑制法の利点は、精製や分光測定の際に共存させることも可能で、目的を果たしたあと透析や脱塩カラム等で安易に分離できることにある。しかも安価で簡単な小分子を添加するだけでタンパク質凝集をいくらかでも抑制できれば、凝集しやすいだけで研究が進まなかったタンパク質の研究や産業利用への可能性が広がっていくだろう。

蛋白质在体内通过形成特定的三维结构发挥作用。蛋白质是提取到试管中并广泛用于生物技术和制药的物质，但它们不稳定且容易失活。特别是，由于多肽链原本含有许多疏水区域，因此常常引起分子间缔合和不可逆聚集。为了防止蛋白质聚集并保持其稳定，有添加胍等离液离子或少量表面活性剂，或添加甘油并在极低的温度下保存等方法。近年来，精氨酸引起了人们的关注，但它仍然存在除非高浓度添加否则效果低等缺点。因此，我们寻找能够在低浓度下有效抑制蛋白质聚集的小生物分子化合物。以鸡来源的溶菌酶为模型，研究抑制加热引起的聚集的效果。结果发现，氨基酸衍生物和低聚酰胺是非常有效的。当这些小分子用于重折叠时，发现其中一些是有效的。人们还发现，有些小分子在与高温结合使用时甚至更有效。使用刀豆球蛋白 A 作为模型，我们分析了与盐溶液中加热相关的聚集过程。聚集速率随着温度的升高而增加，但有趣的是，我们发现聚集过程遵循拉伸指数方程。通过添加小分子来抑制蛋白质聚集的优点在于，它们可以在纯化和光谱测量过程中共存，并且在达到目的后，可以使用透析或脱盐柱轻松地将它们分离。此外，如果仅通过添加廉价且简单的小分子就可以在一定程度上抑制蛋白质聚集，那么将扩大由于其聚集倾向而尚未被研究的蛋白质的研究和工业应用的潜力。