国名： 日本国

国名： 日本国

担当区分：研究分担者 

植物は重力や光などの環境刺激を受け、自身をより環境に適した形へ柔軟に変化させる。しかし、環境刺激がそれぞれの細胞の形や成長を制御するシグナル伝達は不明な点が多い。申請者は、シロイヌナズナを用いた重力シグナル伝達の研究で、重力シグナルタンパク質は膜交通の制御タンパク質と相互作用し、オーキシン極性輸送を制御することを明らかにした。本研究計画では、分子生物学的および細胞生物学的手法と、構成生物学的手法を組み合わせることで、どの様に植物が環境刺激を受けて細胞極性を再構築するか明らかにすることを目指す。

担当区分：研究代表者 

配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

担当区分：研究代表者 

配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）

タンパク質の化学修飾は基礎生物学や創薬研究を支える重要な技術となっている。しかし 構造均一かつ精密に修飾されたタンパク質の誘導体群を迅速に得る方法は未開拓である。申請者らは、この問題を解決するため、合成の終盤に誘導化を行うLate-Stage Functionalization を提案する。すなわち化学合成による精密な改変タンパク質の合成とバイオコンジュゲーション化学を組み合わせた戦略である。誘導化に用いる反応剤を変更することにより、簡便に様々な修飾タンパク質を得ることができる。これにより、ケミカルバイオロジー研究や基礎生物学への貢献が期待できる。
化学合成タンパク質のLate-Stage Functionalization法を開発し、構造が均一な様々な修飾タンパク質を系統的、網羅的に合成することを目的とした。タンパク質を化学的に全合成し、側鎖官能基の反応性を制御することで完全に均一な構造の修飾タンパク質を得ることが本研究の特徴である。また、このときフォールディング後の活性タンパク質に対し修飾を行い修飾の前後でタンパク質の立体構造を保持し、修飾後に複雑な精製操作無しで生物学実験 に適応できる手法の開発を目指した。特に本研究では生物学的手法では合成が困難なシステインリッチタンパク質(CRP)を標的としている。CRPは抗菌作用、神経毒性、脂質輸送、植物ホルモンなど様々な機能を持つタンパク質ファミリーである。本研究計画では化学合成手法の開発のみにとどまらず、生命科学研究者との共同研究により生命科学研究への展開を目指す。
本年度は計画に基づき、植物性のCRPである植物表皮パターン形成因子の化学修飾を行った。フォールディングした活性タンパク質の構造を損なうことなく修飾を行うことに成功した。得られた種々のラベル化タンパク質は生命科学研究者との共同研究によりバイオイメージング実験に利用した。
企画した通り、修飾タンパク質を効率よく合成することに成功した。システインリッチタンパク質として3種のタンパク質に効率よく修飾を行うことができたことから、汎用性についても確認することができたと考えている。これらのことから、現在までの進捗状況は、「おおむね順調に進展している」と判断した。
修飾タンパク質の合成法を開発することができた。今後は生命科学研究者との議論の中から、生命科学研究への応用に有用な化学修飾を導入し、実際に生命科学の問題に取り組む。バイオイメージングへの応用としては蛍光特性が異なる様々な蛍光色素について合成を行う。またゲルへの担持により、アフィニティカラムの作成を行いプルダウン、プロテオミクス解析へと応用する。固相への担持に関しては、標的タンパク質との相互作用の低下も懸念されるため、PEG鎖などのスペーサーを導入する。

担当区分：研究代表者 

配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）

本研究の目的は、化学的構造が高度に制御された生理活性システインリッチタンパク質をペプチドライゲーション法を用いて迅速かつ 効率的に合成する方法論の開発およびそれらを用いらケミカルバイオロジー研究への応用である。
本研究により、複数のペプチド断片の効率的に集積化により、化学合成タンパク質を得ることが可能となった。さらに本方法を植物の生理活性システインリッチタンパク質の全合成研究へと応用し、花粉勧誘員因子CALL1タンパク質の全合成について検討した。
システインリッチタンパク質は、ジスルフィド結合による会合のため、組換えタンパク質の過剰発現などのバイオテクノロジーによる手法では合成が困難である。今回、化学合成によりシステインリッチタンパク質の効率的な合成手法を確立することができた。これまで合成が困難であったため、システインリッチタンパク質の生体内での役割には未知の部分が多い。今後は生命科学者との共同研究により、これらのタンパク質の機能解明に展開する予定である。