デザインコイルドコイル蛋白質を利用した人工アロステリック蛋白質の創成

使用设计盘绕的线圈蛋白创建人造催化蛋白

基本信息

批准号：
18750145
负责人：
水野稔久
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18750145/
关键词：
ナノバイオ蛋白質バイオテクノロジー

项目摘要

コイルドコイル蛋白質は、天然に広く見られる構造ドメインの一つであり、一般に蛋白質間の会合において重要な役割を果たしている。これまで当研究室では、様々な外部刺激に応答してランダム構造からヘリックスバンドル構造へと大きく構造転移を起こす設計コイルドコイルの構築に成功しており、このようなモジュールの天然蛋白質への組み合わせにより、外部刺激応答性を様々な天然蛋白質に自在に付加可能である事が分かってきている。本年度は、まず一つ目として選択的に相互作用する新たなヘテロ3本鎖コイルドコイル蛋白質の設計を行った。これは二本のヘリックスを形成するペプチドがリンカーで繋がったものと(DS)、一本のヘリックス形成ペプチド(3K)の組み合わせで3本鎖コイルドコイルを形成する設計蛋白質であり、どちらも単独ではランダム構造を取るが、互いが1:1で共存する場合にのみ1:1複合体を形成し、ヘテロ3本鎖コイルドコイル構造を取る。次に、このペプチド間の相互作用を利用した、蛋白質-蛋白質間相互作用調節への利用を考えた。具体的には、RNA合成酵素であるT7RNAPとその機能阻害剤であるT7Lysozymeの相互作用ペアを利用し、T7Lysozyme側に、"構造摂動を誘起するリンカー"として先のDS配列を導入した変異体を構築し、この変異体のT7RNAPへの相互作用が3Kペプチド依存的に調節可能か検討を行った。その結果、実際に3Kペプチド依存的に蛋白質間相互作用をONにする事に成功し、T7RNAPのRNA合成機能の阻害も確認された。この結果は、リガンド依存的に大きな構造転移を起こす設計モジュール蛋白質の利用により、様々な天然蛋白質の蛋白質-蛋白質間相互作用調節が可能である事を示しており、新たな方法論の提示ができたものと考えられる。

卷曲螺旋蛋白是自然界中广泛发现的结构域之一，通常在蛋白质-蛋白质关联中发挥重要作用。迄今为止，我们的实验室已成功构建了工程卷曲线圈，该线圈经历了从随机结构到螺旋束结构的大结构转变，以响应各种外部刺激，并且通过将此类模块与天然蛋白质相结合，已经清楚，外部刺激反应性可以自由地添加到各种天然蛋白质中。今年，作为第一步，我们设计了一种新的异三链卷曲螺旋蛋白，它可以选择性地相互作用。这是一种设计的蛋白质，通过将两个由连接子（DS）连接的螺旋形成肽和一个螺旋形成肽（3K）组合起来形成三链卷曲线圈，这两种肽在单独使用时都是随机结构，但只是结构。当它们以1:1的比例共存时，形成1:1的复合物，形成异三链卷曲螺旋结构。接下来，我们考虑利用肽之间的这种相互作用来调节蛋白质-蛋白质相互作用。具体来说，我们使用T7RNAP（一种RNA合酶）和T7Lysozyme（其功能抑制剂）的相互作用对来创建突变体，其中将上述DS序列作为“诱导结构扰动的接头”引入到T7Lysozyme侧。突变体并研究了与 T7RNAP 的相互作用是否可以以 3K 肽依赖性方式进行调节。结果，我们实际上成功地以3K肽依赖性方式开启蛋白质-蛋白质相互作用，并且还证实了T7RNAP的RNA合成功能的抑制。这些结果表明，通过使用以配体依赖性方式经历大结构转变的工程模块蛋白，可以调节各种天然蛋白质的蛋白质-蛋白质相互作用，并提供了一种被认为是新的方法。