「ヒトPUREシステム」という独自の技術を核に、基礎研究における分子メカニズムの解明から、創薬・産業利用を見据えた実用化研究まで、幅広いニーズに応える次世代の「ものづくり基盤」の創出を目指しています。
私は、ヒトのタンパク質合成に関わる因子のみを精製し、それらを試験管内で組み合わせることで、ヒトのタンパク質合成反応を細胞を使わずに再現する技術を開発しました。この無細胞タンパク質合成技術を応用して、ウイルスが増える仕組みの解明や、ウイルス阻害剤の探索、各種疾患に関わるタンパク質の機能解析を行っています。
遺伝子の変異やウイルス感染、各種ストレスによって、細胞内タンパク質群の機能的な調和（代謝系）が崩壊すると、私たちは病気になります。各種疾患の予防・治療法を開発するためには、タンパク質の合成過程や、合成されたタンパク質の構造と機能の変化を詳細に解析し、正しく理解する必要があります。
タンパク質の機能を調べるためのツールとして、PURE（Protein synthesis Using Recombinant Elements）システムと呼ばれる大腸菌ベースのシステムが、翻訳機構を解析するためのツールとして広く利用されてきました。しかし、大腸菌（原核生物）とヒト（真核生物）ではタンパク質の翻訳機構、立体構造形成、修飾などに大きな違いがあり、研究の進展を妨げていました。
私は、世界に先駆けて二つの「ヒトPURE システム」を開発しました。一つは、IRES依存型のタンパク質合成システムであり、C型肝炎ウイルスのIRESを利用することで翻訳開始因子がなくてもタンパク質が合成されるようにしました。もう一つはcap依存型のタンパク質合成システムで、こちらは翻訳開始因子群も添加した完全再構成型のタンパク質合成システムです。2つの再構成型翻訳系を使い分けることで、ヒトの翻訳反応の各ステップについて詳細な分子論的解析ができるようになりました。この技術は、タンパク質翻訳機構の基礎研究のための新たな解析プラットフォーム、試験管内疾患モデル、抗ウイルス剤のスクリーニングなどに応用されています。
タンパク質は生体を構成する主要成分ですが、産業的には、医薬品をはじめ、食品、洗剤など様々な分野で使用されています。したがって効率よくタンパク質を作るための技術を開発することは、社会的に大きな意義があります。今後は、大腸菌の強力なタンパク質合成能力とヒトの複雑なタンパク質成熟機構を融合させたハイブリッド型タンパク質合成システムの開発を進めていきます。これにより、従来のシステムでは到達できなかったタンパク質の機能的な再構成と大量合成を両立させることで、基礎研究から産業応用に至る幅広いニーズに応える、次世代の「ものづくり基盤」を創出します。
| 研究情報 | |
|---|---|
| ジャーナル | The Journal of Biological Chemistry |
| タイトル | A translation system reconstituted with human factors proves that processing of encephalomyocarditis virus proteins 2A and 2B occurs in the elongation phase of translation without eukaryotic release factors |
| 著者 | Kodai Machida, Satoshi Mikami, Mamiko Masutani, Kurumi Mishima, Tominari Kobayashi, Hiroaki Imataka |
| メンバー | Kodai Machida, Satoshi Mikami, Mamiko Masutani, Kurumi Mishima, Tominari Kobayashi, Hiroaki Imataka |
| URL | https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925820332841?via%3Dihub |
