生物工学：生物活性のあるタンパク質スイッチのde novo設計

タンパク質の機能のアロステリック調節は生物界では広く見られるが、タンパク質のde novo設計の際にこれを導入するのは、同等な自由エネルギーを持つ複数の状態を系統立てて設計する必要があるため、難しい。今回我々は、互いに競合する分子間相互作用と分子内相互作用の調節を介して、切り替え可能なタンパク質システムをde novoに設計することが可能かどうかを調べた。我々は5本のヘリックスからなる静止した「ケージ」で、界面を1個持つものを設計した。この界面は、分子末端の「掛け金」となるヘリックスを使う分子内での結合、あるいは「鍵」となるペプチドを使う分子間での結合のどちらかを行える。掛け金にコードされているのは、結合、分解、もしくは核外輸送の機能を持つモチーフで、これらのモチーフは鍵が掛け金をケージから外したときにだけ機能する。さらに我々は、in vitro、酵母細胞および哺乳類細胞で機能し、鍵により機能を最大40倍にまで活性化できるオルソゴナルな複数の「ケージ–鍵」システムについて述べる。コンホメーション変化の誘導によって制御される、切り替え可能なタンパク質機能を設計できるようになったことは、タンパク質のde novo合成にとって画期的な進歩であり、合成生物学と細胞工学に新たな道を開くだろう。

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