無細胞翻訳系でタンパク質N末端に非天然アミノ酸を導入する方法についての論文がACS Synthetic Biology誌に掲載されました

古川晴之博士が筆頭著者、寺坂特任准教授が責任著者の論文がACS Synthetic Biology誌に掲載されました。

H. Furukawa, Y. Okamoto, N. Terasaka†. Artificial initiation codons and engineered initiator tRNAs enable N-terminal noncanonical amino acid incorporation in intact cell-free translation systems. ACS Synth. Biol. (2026)

タンパク質のN末端へ非標準アミノ酸（ncAA）を導入することで、タンパク質への特定の機能付与が可能となります。しかし、既報のncAA導入システムは一般的に天然のメチオニンの翻訳導入を阻害するため、内部にメチオニン残基を含むタンパク質への応用が制限されていました。そこで我々は、天然のメチオニン導入系を維持しつつ、無細胞翻訳系においてN末端へのncAA導入を行うための直交的な開始システムを開発しました。我々は、無細胞翻訳系における全64種類のコドンからのバックグラウンド開始を解析し、バックグラウンドの低い人工開始コドンを同定しました。人工開始コドンを用いてタンパク質のN末端にncAAを導入するよう、人工開始tRNAを設計しました。このシステムにより、N-ビオチン化-L-フェニルアラニンのタンパク質への効率的な導入が可能となり、90%を超える導入率を達成しました。このシステムはさらに、p-アジド-L-フェニルアラニンおよび大腸菌抽出物を用いた無細胞翻訳システムへと拡張可能です。最後に、このシステムで合成されたN-ビオチン化タンパク質を用いて、精製を必要としないバイオレイヤー干渉法による分析を行いました。本研究は、天然のメチオニン導入系を維持しつつ、タンパク質のN末端を機能化するための直交的な翻訳開始システムを確立しました。