タンパク質工学
タンパク質工学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/04/15 12:30 UTC 版)
タンパク質工学（タンパクしつこうがく）は、有用または価値のあるタンパク質を開発するプロセスであり、多くの場合、自然界に存在するアミノ酸配列を変更することによって、人工的なポリペプチドを設計・製造する[1]。タンパク質のフォールディングの理解や、タンパク質の設計原理の認識などに多くの研究が行われている新しい学問分野である。 工業用触媒（生体触媒）として多くの酵素の機能向上に利用されている[2]。また、製品・サービス市場において、2017年には1680億米ドルの市場場規模になると推定されている[3]。
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タンパク質工学
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相同組換えを用いたタンパク質工学（英語版）によって、2つのタンパク質由来の断片を入れ替えたキメラタンパク質が開発された。これらの技術は、相同組換えがタンパク質の三次構造へのフォールディングを維持しながら高度の配列多様性を導入することを利用する。これはランダム点変異導入など他のタンパク質工学の技術とは対照的であり、ランダム点変異導入ではタンパク質の機能が維持される可能性はアミノ酸置換の増加にしたがって指数関数的に低下する。相同組換え技術によって生産されたキメラタンパク質は、交換に用いられる親鎖は構造的にも進化的にも保存されたものであるため、フォールディングが維持される。こうした相同組換えが可能な「ビルディングブロック」間では、タンパク質の立体構造中でのアミノ酸間の物理的接触など、構造的に重要な相互作用が保存されている。組換えに適した構造的サブユニットの同定には、SCHEMA（英語版）やstatistical coupling analysisといった計算的手法が利用される。 相同組換えを利用した技術は、新たなタンパク質のエンジニアリングにも利用されている。2007年に発表された研究では、イソプレノイドの生合成に関与する2つの酵素のキメラを創出することに成功した。イソプレノイドは、ホルモン、視色素、ある種のフェロモンなどを含む多様な分類群であり、イソプレノイドの生合成は自然界で最も多様な生合成経路の1つである。キメラタンパク質は、元のタンパク質には存在しない、イソプレノイド生合成に必須の反応を触媒する能力を獲得した。ヒトで薬剤、食品添加物、保存料などの外来化合物の解毒に関与しているシトクロムP450ファミリーのメンバーに対し新たな機能を付加したキメラ酵素も、組換えを用いたタンパク工学によって生産されている。
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