植物天然変性タンパク質の優れた超低温特性を利用した製剤凍結保存技術に関する研究

利用天然变性植物蛋白优异的超低温特性进行药物制剂超低温保存技术研究

基本信息

批准号：
22K19145
负责人：
原正和
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19145/
关键词：
デハイドリンリポソーム保護天然変性タンパク質

项目摘要

バイオ医薬品、特に新型コロナウイルスのmRNAワクチンを典型とする脂質ナノ粒子（LNP）の凍結融解安定化を目指し、高い酵素凍結保存活性を有する植物天然変性タンパク質（デハイドリン）の効果を検証した。さらにデハイドリンの保存配列でありかつ活性セグメントであるKsegの活性発現要因を探った。研究計画に従い、デハイドリンのKsegに関し、変異ライブラリーを作成してリポソーム凍結凝集抑制活性を測定した。その結果、Ksegの活性発現に関する知見を得ることができた。具体的には、Ksegの15アミノ酸配列を正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸に分け、それ以外のアミノ酸をグリシンに置換したペプチドを合成した。これらのペプチドの活性を測定したところ、正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸のすべてがそろった場合にのみ活性が存在することが分かった。さらにKsegのアミノ酸配列をシャッフルしたペプチドを20種類作成した。これらも同様にリポソーム凍結凝集抑制活性を測定したところ、Ksegの活性には各アミノ酸の位置関係が重要であること判明した。以上の結果、Ksegのアミノ酸配列はリポソーム凍結凝集抑制活性において最適化されており、アミノ酸の配列の置換は総じて活性の低下をもたらすことが分かった。Ksegは、様々な植物のデハイドリンに一つあるいは複数存在するが、そのアミノ酸配列は概ね保存されている。特に、正電荷アミノ酸、負電荷アミノ酸、疎水性アミノ酸の位置関係はよく保存されていることから、典型的なKseg配列を有するデハイドリンはリポソーム凍結凝集抑制活性を示すという事が推定される。一方、植物によっては典型的なKseg配列を持たないものもあり、そうしたデハイドリンのリポソーム凍結凝集抑制活性は高くない可能性がある。こうした情報は、様々な植物のゲノム解析において、環境ストレス耐性の強さを推し量る指標の一つとして利用できる可能性がある。

为了实现生物药品的冻融稳定性，特别是通常用于新型冠状病毒 mRNA 疫苗的脂质纳米粒子 (LNP)，我们验证了具有高酶促冷冻保存活性的自然变性植物蛋白（脱水蛋白）的有效性。此外，我们研究了 Kseg 激活的因素，Kseg 是脱水蛋白的保守序列和活性片段。根据研究计划，建立了脱水素Kseg的突变文库，并测定了脂质体冷冻聚集抑制活性。结果，我们能够获得有关 Kseg 活性表达的知识。具体来说，他们将Kseg的15个氨基酸序列分为带正电的氨基酸、带负电的氨基酸和疏水性氨基酸，并合成了一种肽，其中其他氨基酸被甘氨酸取代。当测量这些肽的活性时，发现仅当所有带正电的氨基酸、带负电的氨基酸和疏水性氨基酸都存在时才存在活性。此外，通过对Kseg的氨基酸序列进行改组，产生了20种肽。当类似地测量这些脂质体冷冻聚集抑制活性时，发现各氨基酸的位置关系对于Kseg活性很重要。上述结果表明，Kseg的氨基酸序列针对脂质体冷冻聚集抑制活性进行了优化，并且氨基酸序列替换通常会导致活性降低。多种植物的脱水蛋白中存在一种或多种Kseg，但其氨基酸序列一般是保守的。特别地，由于带正电的氨基酸、带负电的氨基酸和疏水性氨基酸的位置关系良好地保守，因此推测具有典型的Kseg序列的脱水蛋白表现出脂质体冷冻聚集抑制活性。另一方面，有些植物不具有典型的Kseg序列，此类脱水蛋白抑制脂质体冷冻聚集的活性可能不高。这些信息可以作为评估各种植物基因组分析中环境胁迫耐受强度的指标。