2020年 | プレスリリース?研究成果
様々なタンパク質を検出できるRAPタグは植物細胞でも有効に機能する
【研究発表のポイント】
- 動物細胞用に開発されたRAPタグ注１）が、植物細胞においても有効なペプチドタグとしてはたらくことが明らかになりました。
- RAPタグを認識する抗体注２）PMab-2を、植物細胞内で大量に作製することに成功しました。
- 植物において低コストで抗体を作製することができることから、植物細胞における抗体作製の基盤技術となり得ます。
【概要】
筑波大学生命環境系/つくば機能植物イノベーション研究センター 三浦謙治教授、東北大学未来科学技術共同研究センター/大学院医学系研究科 加藤幸成教授らの研究グループは、動物細胞で作られる目的タンパク質に目印をつけるために開発されたRAPタグが、植物細胞の作るタンパク質の検出にも有効であること、さらにRAPタグを認識する抗体であるPMab-2を植物で効率的に生産することを可能とし、タグを付けたタンパク質の精製に有用であることを明らかにしました。
生体内にある多種類のタンパク質の中から、目的タンパク質の機能?局在などを調べるためには、目的タンパク質に特異的な抗体が必要です。しかし、それが容易に入手できるとは限りません。そこで、遺伝子工学的手法によって、目的タンパク質に目印となるタグをつけて、生体内で発現させることで、他のタンパク質と区別することができます。しかしながら、植物で発現させた場合、タグ抗体が特異的に働かないなどの困難もあり、これまで実際に利用されているのは数種にとどまっていました。
本研究では、RAPタグを付与したタンパク質を植物体内にて発現させた場合、PMab-2抗体を用いて、特異的に目的のタンパク質を検出することが可能であるとともに、PMab-2抗体によるアフィニティークロマトグラフィー注３）により、目的タンパク質を精製できることを明らかにしました。また、本研究グループが開発した「つくばシステム」を用いて、植物細胞にてRAPタグを認識するPMab-2抗体を大量に産出させることに成功しました。この植物由来PMab-2抗体は、簡便に高純度で精製することが可能で、CHO細胞注４）由来PMab-2抗体と同様の抗体活性をもつことを示しました。
これらのことから、植物においてRAPタグが有効に機能すること、および、「つくばシステム」によりRAPタグを認識するPMab-2抗体を生産?精製することができることが分かり、植物におけるタグシステムの新たなレパートリーが追加されました。これにより、低価格で抗体を作製?精製するための基盤技術の構築、さらには植物バイオテクノロジー分野の発展にも寄与することが期待されます。
本研究の成果は、2020年9月10日付「Frontiers in Plant Science」で公開されました。
＊ 本研究は、科学研究費補助金（19H04637）、日本医療研究開発機構（AMED）?先端的バイオ創薬等基盤技術開発事業（JP19am0401013）、AMED?創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業（BINDS；JP19am0101078）、AMED?次世代治療?診断実現のための創薬基盤技術開発事業（JP19ae0101028）、T-PIRC遺伝子実験センター「形質転換植物デザイン研究拠点」の一部によって実施されました。
図１．タグとタグ抗体の役割。目的タンパク質を検出する際、目的タンパク質に対する抗体が必要ですが、必ずしも抗体が入手できるとは限りません。そのため、タグとよばれるポリペプチド鎖を目的タンパク質に付与すると、タグ抗体を用いて、目的タンパク質の検出?精製が可能となります。
【用語解説】
注１）RAPタグ
DMVNPGLEDRIEの12アミノ酸からなるペプチドタグ。ラットpodoplaninタンパク質に存在するアミノ酸配列で、PMab-2抗体によって検出可能 (Fujii et al., (2017) Monoclon. Antib. Immunodiagn. Immunother. 36, 68-71)。
注２）抗体
免疫グロブリンというタンパク質。一般的な抗体は、２本のH鎖（重鎖：分子量の重い分子鎖）と２本のL鎖（軽鎖：分子量の軽い分子鎖）からなるタンパク質の複合体のヘテロ四量体（異なる４つのタンパク質からなる複合体）を形成する。植物には抗体を自ら作り出す仕組みはないが、マウスやヒトなどから単離した抗体遺伝子を導入することで、H鎖あるいはL鎖といったタンパク質が生産され、植物体内でのヘテロ四量体形成が可能。
注３）アフィニティークロマトグラフィー
タンパク質同士の結合や核酸とタンパク質の特異的な結合など、アフィニティー（親和性）によって物質を分離する方法。本研究では、抗体とプロテインG（免疫グロブリンに結合するタンパク質）との結合を利用した。
注４）CHO細胞
チャイニーズハムスター卵巣（Chinese Hamster Ovary）細胞。タンパク質の生成に適した動物細胞であり、バイオ医薬品や抗体生産などに用いられている。
問い合わせ先
（研究に関すること）
加藤 幸成（かとう ゆきなり）
東北大学未来科学技術共同研究センター /
東北大学大学院医学系研究科抗体創薬研究分野 教授
〒980-8575 宮城県仙台市青葉区星陵町2-1
E-mail : yukinarikato*med.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（取材?報道に関すること）
東北大学大学院医学系研究科?医学部広報室
Tel： 022-717-7891
E-mail : pr-office*med.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）