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【発表のポイント】
・これまで設計が困難であったαヘリックスが不規則に並ぶ複雑な形状のall α型タンパク質の人工設計に 世界で初めて成功した。
・シンプルな形状から複雑な形状まで多様な立体構造を生成できることを計算機シミュレーションで示し、生化学実験により実際に設計可能であることを示した。
・今回の研究で、多様で複雑な形状のタンパク質を設計することが可能になるため、機能性タンパク質の創出につながることが期待される。
【概要】
自然科学研究機構 分子科学研究所 協奏分子システム研究センター/生命創成探究センター 生命分子創成研究グループの佐久間航也総合研究大学院大学大学院生（当時）、小林直也特任研究員（現：奈良先端科学技術大学院大学助教）、小杉貴洋助教、古賀（巽）理恵特任研究員（現：大阪大学蛋白質研究所助教）、古賀信康教授（現：大阪大学蛋白質研究所教授）は、理化学研究所生命機能科学研究センターの小林直宏上級研究員、長島敏雄上級テクニカルスタッフ、大阪大学蛋白質研究所の杉木俊彦特任助教（現：北里大学薬学部准教授）、藤原敏道教授（現：大阪大学名誉教授）、千葉大学大学院理学研究院の鈴木花野特任研究員（現：同特任助教）、村田武士教授と共同で、αヘリックスが不規則に並ぶ複雑な形状のall α型タンパク質の立体構造を人工設計する技術を開発し、これを用いることで、5本または6本のαヘリックスからなる5つの異なる複雑な形状のall α型タンパク質の人工設計に世界で初めて成功しました。
研究グループは、タンパク質の2次構造(#1)がαヘリックスのみから構成されるall α型タンパク質について、自然界に典型的に見られる18個のヘリックス-ループ-ヘリックス（HLH）モチーフと、ヘリックスの長さを組み合わせることで、αヘリックスが平行に並ぶシンプルな形状から、不規則に並ぶ複雑な形状まで多様な立体構造を生成できることを
計算機シミュレーションで示しました。そして、生成した構造の中から5つの異なる構造を選び、これらに折り畳むアミノ酸配列を計算機で人工設計し、生化学実験でそれらの
折り畳み能を実証しました。これにより、計算機で生成した多様な立体構造が実際に設計可能であることを示しました。タンパク質の機能はその立体構造に基づいて発現される
ことから、多様で複雑な形状のタンパク質を設計することで、新規機能性タンパク質の創出につながることが期待されます。
本研究成果は、学術誌「Nature Structural and Molecular Biology」に2024年1月4日付でオンライン掲載されました。
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