Research projects

Biopharmaceuticals consisting of antibodies, peptides or nucleic acids, which have high specificity and affinity for target molecules, are attracting attention as the ultimate molecular targeted drugs with less side effects and higher therapeutic effects than conventional drugs consisting of low-molecular compounds. However, biopharmaceuticals have a drawback of low cell membrane permeability, and thus development of an efficient drug delivery system (DDS) for biopharmaceuticals has been required. In this study, we discovered a membrane penetration-enhancing peptide for efficient cytoplasmic delivery of antibodies, peptides, and nucleic acids. In addition, as a basic research, we analyzed the membrane permeation mechanism.

（１）大腸菌の翻訳アレスト配列の大規模探索および機能解析 前年度に試験管内でアレストを示した大腸菌遺伝子の中に、従来のリボソームプロファイリングやiNP法を用いた細胞内の実験ではアレストを示していなかったものが存在する理由の１つとして、試験管内には存在しないアレスト解除因子が大腸菌内に存在している可能性が考えられた。そこで、得られた各遺伝子の機能と関連する制御因子を推定し、その存在／非存在下で無細胞翻訳反応を行いアレスト活性を測定した結果、試験管内でアレストを制御している可能性のある因子を見出すことができた。また、もう１つの原因として、アレスト配列がピューロマイシン感受性か耐性かの違いで差がついている可能性を検証するために、iNP法でピューロマイシン感受性が定量化されている遺伝子の情報を抽出し、今回の濃縮効率との関係性を調べた結果、ピューロマイシンに感受性の高い翻訳アレスト配列に相当する部分配列においてより強く濃縮されている傾向が見られた。 さらに、以前にランダム配列ライブラリーから８ラウンドの試験管内選択をおこなったサンプルについて、次世代シークエンサーによる大規模な配列解析をおこなった。現在、得られた膨大な情報を解析して、大腸菌におけるアレストのモチーフ配列の抽出を進めている。 （２）真核生物の翻訳アレスト配列の試験管内選択 前年度に、小麦胚芽抽出液由来の無細胞翻訳系を用いてmRNA-タンパク質連結分子の形成を確認することができたので、この系を用いてランダム配列ライブラリーの試験管内選択をおこなった。その結果、４ラウンドで連結分子の形成が確認されたことから、植物におけるアレスト候補配列の濃縮が示唆された。現在、これらの配列のクローニングおよび配列解読を進めており、今後、植物と原核生物のリボソームに対して翻訳アレストをおこす配列の特徴の比較解析をおこなう予定である。 平成30年度が最終年度であるため、記入しない。 平成30年度が最終年度であるため、記入しない。