大西 諒
大阪大学大学院 基礎工学研究科 物質創成専攻 生物機能材料設計学グループ

大脇 潤己
名古屋大学大学院 工学研究科 化学・生物工学専攻 生物機能工学分野

尾上 佳大
九州大学大学院工学府 化学システム工学専攻

微生物由来トランスグルタミナー(microbial transglutaminase: MTG)は、グルタミン(Q)側鎖とリジン(K)側鎖等の1級アミン間の架橋反応を触媒する酵素である。MTGは、他の多くのTGaseが必要とするCa²⁺を必要とせず、酵素自体が安定なうえ、低分子サイズ、高反応速度、低脱アミド活性といった特長を有している。また、現在ではMTGの大量発現系が確立されたことから、比較的安価に入手できる。当研究室では、こういりた利点をもつMTGによる架橋反応を、部位特異的タンパク質修飾技術に展開している。しかし、既往のMTG基質ペプチド配列をタグとして用いた検討では、架橋反応を効率よく進行させるためにQ基質あるいはK基質を過剰量添加する必要がある。MTGによる架橋反応を、低基質濃度で定量的に、且つ競合する加水分解に優先して進行させるには、より高い反応性を有する基質ペプチド配列の取得が必要不可欠である。そこで本研究では、ファージディスプレイ法を用いたMTGの高反応性Q基質ペプチド配列の探索および得られた基質ペプチド配列の反応性評価を行った。その結果、MTGの新たなQ基質配列を見出すことに成功し、また、そのQ基質ペプチド配列は既往の基質をはるかに凌ぐ反応性を示した。

岸原 尚也
九州大学大学院工学府 物質プロセスエ学専攻

佐々木 寛人
名古屋大学大学院 工学研究科 化学・生物工学専攻 生物機能工学分野

現在、自己細胞を培養して治療に用いる再生医療が先端医療機関にて提供され始めているが、高額な人件費が必要であることや安定した細胞品質を維持できないことから広く普及する段階に至っておらず、培養行程の効率化と品質管理の自動化が必須であると考えられている。本研究では細胞品質を定量評価し安定した品質の細胞を提供するための細胞品質劣化検出技術の開発を目指す。ヒト細胞の培養中の位相差画像から細胞の活性と相関が高いといわれる細胞の形態情報を抽出し、情報処理技術を用いて生産管理に重要な形態因子の組み合わせとモデル化を行った。さらに様々な生物学的実験との比較を行い、その有用性を検証した。細胞の画像解析の結果、細胞劣化度を85.0%の精度で予測するモデルの構築をし、生物学的検証では検出できない細胞品質劣化が検出可能であることが示唆された。生物情報処理技術の考え方の導入により、画像解析による細胞品質の定量的評価システム構築が可能となり、今後は研究が盛んに行われている幹細胞研究への応用が期待される。

多田 裕
九州大学大学院工学府 化学システムエ学専攻

個体特性を決定する遺伝情報は、生命現象解明や病気治療に有益な情報を私たちに与える。この遺伝情報は、DNAを媒体とした特異的な塩基配列に保存されており、シグナル分子を結合したDNAの相補鎖認識能を利用することで、標的遺伝子の検出が行われている。主要な遺伝子解析技術に、ゲノムサザンプロットがあげられるが、標的遺伝子が微量であるため、高感度な検出技術が必要とされる。そのため、従来は高感度検出が可能な放射性同位体が利用されてきたが、安全性や使用期限の問題がある。そこで、本研究では酵素によるシグナル増幅能を利用した新規高感度DNAプローブの作製を試みた。戦略としては、アルキン基を化学的手法で酵素に複数導入し、またアジド修飾dUTPをポリメラーゼの基質誤認識を利用してDNAに複数導入する。そして、これらをClick chemistiyを利用し架橋させることで、DNAと酵素が複数架橋したプローブの作製を試みた。本戦略では、一つのプローブ中の酵素数の増加による高感度化、遺伝子と結合するDNAの多価効果による見かけの親和力の上昇を見込んでいる。本研究のプローブを用い、相補鎖特異的なDNA検出実験を行った結果、市販キットと同等の検出限界10pgを示すことが分かった。