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テクノロジー - 株式会社セルフリーサイエンス|コムギ無細胞タンパク質合成技術で未来をつくる

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テクノロジー

無細胞タンパク質合成系とは?

さまざまなタンパク質発現・合成系

 

生細胞系

無細胞系

原核生物由来

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大腸菌など
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大腸菌無細胞

真核生物由来

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酵母
昆虫細胞
哺乳動物細胞など
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コムギ胚芽無細胞など

生細胞系と無細胞系の違い

生細胞によるタンパク質発現

目的タンパク質の遺伝子を生細胞内に取り込み、生細胞内でタンパク質をつくる方法です。

 

宿主細胞を用いたタンパク質発現

無細胞によるタンパク質合成

目的タンパク質の遺伝子と細胞抽出液または細胞抽出液に含まれるタンパク質合成に必要な様々な因子を用いて
試験管内でタンパク質をつくる方法です。

 

無細胞系を用いたタンパク質発現

コムギ胚芽無細胞タンパク質合成技術(ENDEXT Technology)とは?

小麦の胚芽から取り出した抽出液を用いて、試験管内で遺伝子からタンパク質を合成する技術です。

 

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 小麦の種子は、主に外皮、胚乳、胚芽の3つから構成され、
胚芽にはタンパク合成に必要な翻訳因子が豊富に含まれています。

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コムギ胚芽無細胞タンパク質合成系は、東京オリンピックが開催された1964年に、ロシアのMarcusらによって世界で初めてその有効性が報告されました。 しかし、その翻訳活性は極めて低く、当時はタンパク質生産の利用には程遠いものでした。

 

時を経て、遠藤彌重太(愛媛大学特別栄誉教授)が翻訳活性の極めて低かった原因を反応液中に含まれる翻訳阻害因子であることを突き止め、 2000年に胚乳由来の翻訳阻害因子を取り除くことで合成量が飛躍的に増加した新たなコムギ胚芽無細胞タンパク質合成技術「ENDEXT Technology」が誕生しました。 これにより無細胞タンパク質合成系でのタンパク質生産が現実的なものとなりました。

現在では当社でさらに改良が加えられた、合成活性の高いコムギ抽出液「WEPRO7240シリーズ」を多くの皆様にご利用いただいています。

 

 

さまざまな合成方法

合成活性の高いコムギ胚芽抽出液を最大限に発揮させるためには合成方法も重要です。

従来のバッチ法や透析法などの問題点を解決した独自技術を開発しています。

 

バッチ法

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試薬類を反応溶液内ですべて混ぜ合わせて反応させる方法

操作性:かんたんで多サンプル合成にも最適

収量 :数時間で基質を消費し尽くしてしまうため合成効率が悪く低収量

透析法

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透析膜を用いて反応させる方法

操作性:多サンプル合成には不向き

収量 :透析膜を通じて基質を供給しながら副産物が除去できるため合成効率が良く高収量

独自技術

重層法

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抽出液と基質溶液を反応溶液内で二重形成させて反応させる方法

操作性:かんたんで多サンプル合成にも最適

収量 :2重層の接触面から緩やかに基質が供給されるため合成効率が良く高収量

重層法について

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コムギ胚芽抽出液と基質溶液の二層を形成させることで、層の接触面から拡散し緩やかに基質が 供給され、高収量のタンパク質が得られます。

数時間で基質を消費尽くし反応が終結してしまうバッチ法に比べ、合成効率の良い方法です。

 

※当社製品では透析法で目的タンパク質の合成を行うことも可能です。

作業の流れ

1 鋳型DNA構築

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作業期間 ベクター:1週間  /  PCR産物: 1日

2 転写反応

反応温度:37 ℃

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作業期間 1~6時間

3 翻訳反応

反応温度:15 ℃

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作業期間 20時間

目的に応じて精製、発現確認、可溶性確認、活性確認などを行います。

 

PCR産物を鋳型DNAとして用いた場合 最短4日、ベクターを用いた場合最短10日で 目的タンパク質を確認することできます。

代表的なタンパク質発現系との作業比較

コムギ胚芽無細胞

作業期間 4~10日*2

大腸菌

作業期間 2週間~

昆虫細胞

作業期間 5週間~

CHO細胞*1

作業期間 2週間~

コムギ胚芽無細胞 大腸菌 昆虫細胞 CHO細胞

※スマートフォンをご利用の方は、横スクロールで表を閲覧できます。

*1:Chinese Hamster Ovary(チャイニーズハムスター卵巣細胞

*2:PCR産物を鋳型DNAとして用いた場合に4日、ベクターを用いた場合に10日となります。  

コムギ胚芽無細胞タンパク質合成系の特徴

  • さまざまな生物種由来のタンパク質が作製可能。
  • 正しいフォールディングを取りやすい。
  • 可溶性タンパク質として得られやすい。
  • 合成されたタンパク質の分解が少ない。
  • 糖鎖修飾がないため、本来と異なる糖鎖が付加されない。

代表的なタンパク質発現・合成系との比較

 

コムギ無細胞

大腸菌無細胞

大腸菌

昆虫細胞

酵母

CHO細胞

作製可能な

生物種の範囲

★★★

★☆☆

★☆☆

★★☆

★★☆

★★☆

フォールディング

★★☆

★☆☆

★☆☆

★★☆

★☆☆

★★☆

可溶性

★★★

★★☆

★☆☆

★★☆

★★☆

★☆☆

再現性

★★★

★★☆

★☆☆

★☆☆

★★☆

★★☆

操作の簡便さ

★★★

★★★

★★☆

★★☆

★★☆

★★☆

同時処理能力

★★★

★★★

★☆☆

★☆☆

★☆☆

★☆☆

全作業時間

3~10日

9日

2週間~

5週間~

3週間~

2週間~

※スマートフォンをご利用の方は、横スクロールで表を閲覧できます。

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