新しい薬物治療への道を開く花の「スーパーパワー」

自然はしばしば完璧なミューズであり、バース大学の科学者たちは花の力を利用して、より環境に優しく、よりクリーンで、より安価な方法で新しい医薬品治療法を生み出すのに役立つ新しいツールを開発しました。

薬物治療は通常、病気に関与するタンパク質に結合し、その活性をブロックして症状を軽減したり、病気を治療したりします。同大学理学部の研究者らは、タンパク質の末端を結合してタンパク質をより安定させ、細胞に入りやすくする方法を開発した。

一般的に医薬品を対象とする従来の小分子は、タンパク質間相互作用の遮断には適していないため、製薬業界はペプチドとして知られる小さなタンパク質の使用に注目しています。

ペプチドとタンパク質は同様の働きをしますが、3D 構造が崩れる可能性があり、高温に敏感で、体の細胞に入りにくい場合があるため、必ずしも優れた薬であるとは限りません。

同大学の研究者サイモン・タン氏は、「タンパク質やペプチドは薬剤候補として大きな期待を寄せているが、新たな治療法を開発する上での大きなボトルネックは、天文学的なコストをかけずに患者に届けられる十分な物質を生産することだ」と述べた。

研究者たちは、この問題を克服する方法を開発しました。タンパク質とペプチド鎖には通常、始まりと終わりがあり、これらの緩い端を結合することによって、非常に硬い「環状」タンパク質とペプチドが作成され、熱的および化学的安定性が向上し、細胞に入りやすくなります。

彼らは、熱帯に生育するオルデンランディア・アフィニスと呼ばれる小さな紫色の花から得られる酵素OaAEP1を取り出し、細菌細胞に移入する前に改変した。細菌培養物は、単一のステップで末端を結合しながら、タンパク質を一括して生成するように増殖されてきました。

「タンパク質とペプチドは一般に熱に非常に敏感ですが、環化によりさらに堅牢になります」とジョディ・メイソン教授は説明します。 「オルデンランディア植物は、捕食者を阻止する防御機構の一部として環状タンパク質を自然に生成します。そこで私たちは、OaAEP1を改変し、それを既存の細菌タンパク質生産技術と組み合わせることによって、この花のスーパーパワーを利用して、創薬産業を助ける本当に強力なツールを作成しました」と彼は述べた。

植物はこれを自然に行いますが、時間がかかり、収量も低くなります。環化は、酵素を単離し、試験管内でさまざまな試薬を混合することによって化学的に行うことができますが、いくつかの手順が必要であり、有毒な化学溶媒が必要です。

したがって、細菌システムの使用ははるかに簡単で安価であり、収量が増加し、より持続可能で生物学的に正しい試薬を使用し、必要な手順が少なくなります。研究者らは、細菌のOaAEP1技術をDHFRタンパク質に適用することでアプローチを実証し、その末端を結合することで正常な機能を維持しながら温度変化に対する耐性が高まることを発見した。

「私たちの新しいプロセスでは、バクテリアがすべての作業を行うことができます。その結果、よりクリーンで環境にも優しく、ステップ数が少ないため、作業がはるかに簡単です」とタン氏は述べています。 「製薬業界だけでなく、食品、洗剤業界、バイオテクノロジー、バイオエネルギー生産などの他の業界にも、これが応用できる可能性があることに本当に興奮しています」と彼は付け加えた。

ニュース参照:

タン、TMS; MASON, JM組換え頭尾環状タンパク質を生成するためのアスパラギニル エンドペプチダーゼの細胞内適用。アメリカ化学会誌ゴールド(JACS Au)、2023 年。