指向性進化法による超高発現融合タンパク質の合理的設計と合成

利用定向进化方法合理设计合成超高表达融合蛋白

基本信息

批准号：
21KK0249
负责人：
森田能次
金额：
$ 9.57万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Chuo University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022 至 2024
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0249/
关键词：
融合タンパク質指向性進化法アルブミン

项目摘要

遺伝子組換え技術によって作られたタンパク質（組換えタンパク質）やペプチドはバイオ医薬品としてとして注目されている。しかし、血中半減期が短いものも多く、有効血液中濃度を維持するには頻回投与が必要となる場合が少なくない。これらの課題を克服する方策の一つが、「治療用融合タンパク質製剤の合成」である。なかでもヒト血清アルブミン（HSA）との融合は、生物学・免疫学的安全性および血中半減期の延長に絶大な効果を発揮する。基課題において、ヘモグロビンとHSAからなるタンパク質複合体を合成し、それが赤血球の酸素結合能を保持した人工酸素運搬体となることを実証した。さらに、HSAとの融合タンパク質の発現系を構築した。しかし、HSAと比べて発現量が低下し、理想的な製剤とするには、生産量の向上が鍵となる。そこで本国際共同研究では、基課題を大きく発展させ、指向性進化法を用いたアルブミン融合タンパク質の合理的な設計方法の開発を目指す。具体的には、分子動力学シミュレーションと指向性進化法により、分泌シグナルペプチドを最適化し、超高発現融合タンパク質の一群を合理的に設計・合成できる手法を確立することを目的とする。本年度は、共同研究先に渡航し、海外共同研究者のグループにて、分泌シグナルペプチドおよびその変異体について、分子動力学シミュレーションを実施した。得られた結果から、分泌シグナルペプチドの分子内相互作用を解析することで、発現量に関与する分泌シグナルペプチドの領域を見出した。

利用基因重组技术生产的蛋白质（重组蛋白质）和肽作为生物制药而备受关注。然而，其中许多药物在血液中的半衰期较短，通常需要频繁给药才能维持有效的血液浓度。克服这些问题的策略之一是“治疗性融合蛋白制剂的合成”。其中，与人血清白蛋白（HSA）的融合对于提高生物和免疫安全性以及延长血液半衰期极为有效。在基础项目中，我们合成了一种由血红蛋白和HSA组成的蛋白质复合物，并证明它可以作为人工氧载体，保留红细胞的氧结合能力。此外，我们构建了HSA融合蛋白的表达系统。然而，其表达水平低于HSA，提高产量是创造理想制剂的关键。因此，在这个国际联合研究项目中，我们的目标是显着推进这一基本问题，并利用定向进化方法开发清蛋白融合蛋白的合理设计方法。具体来说，我们的目标是建立一种利用分子动力学模拟和定向进化方法优化分泌信号肽来合理设计和合成一组超高表达融合蛋白的方法。今年，我前往一个联合研究基地，与一群海外合作者进行了分泌信号肽及其变体的分子动力学模拟。基于所获得的结果，通过分析分泌信号肽的分子内相互作用，我们发现了分泌信号肽中与表达水平有关的区域。