菅研究室／ケミカル・バイオテクノロジー・ラボ

教授　菅 裕明

助手　村上 裕

特任研究員　木賀大介

菅研究室では、化学と生物学を融合することで、Newバイオテクノロジーの開発に挑んでいる。このポスターでは、我々の開発したフレキシレジンと呼ばれる、人工リボザイムを固定化したものを用いて、非天然アミノ酸をtRNAにアミノアシル化し、翻訳に用いた実験を示している。この技術では、従来の非天然アミノ酸の導入法では、その蛋白質を得るのに数日から数週間かかっていたのを、1日に短縮したばかりでなく、その技術のシンプルさゆえ、誰にでもできる汎用性の高い技術になっている。さらに、この技術を応用し、蛋白質の糖鎖化、固定化、ナノ材料化など、医療やナノテクノロジーへの応用を検討している。

半導体レーザのパッケージの中にはレーザの背面光を受光するモニタ用PDが内蔵されている。

使用に際しては，自動出力制御(APC)回路を介して駆動電流を流す。

技術的特長と利点：

フレキシレジンを用いる蛋白質への非天然アミノ酸の導入：フレキシザイムをヒドラジン修飾アガロースに固定化し(B)、非天然アミノ酸とtRNAをカラムに通すことにより、tRNAのアミノアシル化をする。非天然アミノ酸のタイプは次の通り(A)：A、ビオチン標識；B、光架橋剤標識；C、アゾベンゼン標識；D、翻訳後、選択的修飾可能な官能基（赤枠内）。そのアミノアシルtRNAによって、無細胞翻訳系でアンバー変異を抑制することで非天然アミノ酸を導入する（C）。

ケトン基、もしくは光除去可能な保護基で保護されたアルデヒド基を持つアミノ酸を位置特異的に蛋白質（上の図ではトロンボポエチン）に導入し、それらをヒドロキシアミノ基を持つPEG化剤もしくは糖鎖化剤で選択的に修飾する。

ケトン基、もしくは光除去可能な保護基で保護されたアルデヒド基を持つアミノ酸を位置特異的に蛋白質（上の図ではGreen Fluorescent Protein）に導入し、ヒドラジド基を持つビオチンでビオチン化し、アビジン担体へ固定化する。

1つはGFPの下筒淵部分にのみケトン基（ターミネーターとして働く）、1つは両上下筒淵部分にヒドロキシアミノ基を持つように、最後の1つは両上下筒淵部分にケトン基を持つようにデザインする。これらのGFPを順次縮合させると、縮合回数に依存した特定の長さを持ったチューブ状蛋白質になる。また、このGFP由来のナノチューブでは直径約4nmとなるが、直径の異なる筒状蛋白質を選択すれば、異なる直径のチューブとなる。さらに、直径の異なる2種類の蛋白質を、デザインどおりに順次反応させれば、異なる直径を望みの間隔で持つナノチューブの合成も原理的には可能だ。