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無細胞タンパク質合成系のメリット
カイコ無細胞タンパク質合成系とは？
沖縄工業高等専門学校の伊東教授らにより構築された技術で、安定して高い合成量が得られる実用的なカイコ幼虫後部絹糸腺抽出液を用いた無細胞タンパク質合成系です。
これまでの検討により、反応液 1ml あたり約 70μg 以上の合成を確認することが出来たタンパク質もあり、このタンパク質合成量は、古くより商品化されてきたウサギ網状赤血球抽出液の無細胞タンパク質合成系の値と比べ 20 倍以上です。
カイコ無細胞系を用いたタンパク質の合成例
米国食品医薬品局（FDA）承認薬のターゲットとなったタンパク質 646 種のうち、
- 製薬会社の開発パイプラインに多く使われていること
- 過去 10 年間に論文掲載数が増えていること
- 合成が難しい GPCR、トランスポーター、イオンチャネル、及び核内受容体などの膜タンパク質を対象から除外すること
を基準とし、9種類の疾患関連タンパク質の合成を検討しました。
その結果、今回検討した9種類のタンパク質いずれについても合成可能なことが判明しました。
合成産物の
ウエスタンブロット解析結果
今回検討した9種類のタンパク質について、いずれのタンパク質も合成可能であることが判明しました。
使用したタンパク質の名称
| Abbreviation | Protein |
|---|---|
| JAK2 | Janus kinase 2 |
| MMP2 | Matrix Metalloproteinase-2 |
| PTGS2 | Prostaglandin-Endoperoxide Synthase 2 |
| SRC | Proto-oncogene non-receptor tyrosine-protein kinase |
| MAPK1 | Mitogen-Activated Protein Kinase 1 |
| VEGFA | Vascular Endothelial Growth Factor A |
| IL6 | Interleukin-6 |
| TNF | Tumor Necrosis Factor |
| IL1B | Interleukin-1 beta |
カイコ無細胞系で合成したタンパク質の可溶性確認
合成産物のウエスタンブロット解析による可溶性の確認
今回検討した9種類のタンパク質は、
いずれも可溶性として合成できることが確認出来ました。
上記にて合成が確認された9種類のタンパク質について、それらが可溶性として合成されているかの検討を行いました。
その結果、いずれのタンパク質も可溶性タンパク質として合成されていることを確認しました。
更に、今回用いたタグを用いてそれぞれのタンパク質を精製した結果、いずれのタンパク質も一段階の精製により、ほぼ単一なバンドにまで精製されていることも確認できました。
今回検討した9種類のタンパク質は、いずれも可溶性として合成できることが確認出来ました
カイコ無細胞系と他の合成系の比較
様々な無細胞タンパク質合成系の特徴は以下の通りです。
カイコ無細胞タンパク質合成系は、ウサギ網状赤血球、コムギ胚芽、大腸菌等の無細胞タンパク質合成系と比較して、高い合成量を示し、生理活性を有する状態でのタンパク質合成が可能です。
更に、アフィニティクロマトグラフィーで精製することで、簡便に夾雑物の少ない目的タンパク質の供給が可能なタンパク質合成系です。
| 合成したタンパク質について | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 抽出液の 由来 |
合成量 | 分解 | 生理活性 | 非天然 アミノ酸の導入 |
夾雑物 |
| ウサギ網状赤血球 | 低 | 低 | 高 | 可能 | 多 |
| コムギ胚芽 | 高 | 低 | 中 | 可能 | 少 |
| 大腸菌 （S30画分） |
高 | 多 | 制限 | 可能 | 少 |
| 大腸菌 （再構成系） |
中 | なし | 制限 | 可能 | なし |
| カイコ 無細胞系 |
高 | 低 | 高 | 可能 | 少 |
▶表は横にスクロールできます
Product / Service製品・サービス
疾患関連タンパク質製品
株式会社シルクルネッサンスでは、昨年2022年10月より弊社独自のカイコ無細胞タンパク質合成技術を活用したタンパク質受託合成サービスを自社にて開始いたしております。また、これまでに弊社で実施した研究により、培養細胞増殖促進能を有することが明らかにされているセリシンMの調製技術を確立しております。
弊社はこれら技術を活用した「創薬支援事業」、「再生医療支援事業」の展開を目指しており、その一環として2023年12月より様々な疾患関連タンパク質製品を製造販売することといたしました。
先ずは1種類の疾患関連タンパク質製品の製造販売となりますが、適宜その種類を増加させていく計画でございますので、弊社製品をご活用いただけますようお願い申し上げます。お問い合わせは、メールフォームよりお願いいたします。
カイコ無細胞タンパク質受託合成サービス
カイコ絹糸腺の高いタンパク質合成能を利用した無細胞タンパク質合成サービスです。絹糸腺はタンパク質合成に特化した器官であり、大量のタンパク質が合成されます。
本サービスでは、後部絹糸腺抽出液を用いることで70 μg/mL以上の高いタンパク質合成量を実現しました。
ヒトなど哺乳類由来のタンパク質を高確率で可溶化合成可能です。迅速に合成できるため、短期間で目的タンパク質をお届けできます。
サービス内容
*1必要に応じて秘密保持契約を締結。
*2弊社にて構築した発現プラスミドのDNAシークエンシングを外部委託で実施。
DNAシークエンシングにより納期が変更になる可能性がある場合には、ご連絡致します。
納品物
- 合成サンプル（反応液2 mL分）
- 試験報告書
納期
- 15営業日～
*弊社にプラスミドDNAが到着後
15営業日となります。
●価格
| アフィニティ精製込み | アフィニティ精製無し | |
|---|---|---|
| 1件 | 450,000円 | 390,000円 |
| 2件 | 720,000円 | 624,000円 |
| 5件 | 1,575,000円 | 1,365,000円 |
| 10件 | 2,925,000円 | 2,535,000円 |
- 上記以外のケースはお問い合わせ下さい。
- 価格は全て税抜き価格です（2022年9月現在の予定税抜価格）。
- 本サービスはタンパク質の合成・活性を保証するものではありません。
- 目的タンパク質の合成が確認出来なかった場合は所定の作業料をお支払いいただきます。
●オプション
- スケールアップ
詳細はお問い合わせください。
タンパク質の受託合成をご検討中の皆様のアクセスをお待ちしております。
●メールフォームでのお問い合わせ
About Cell-free protein synthesis system
Cell-free protein synthesis system is a technology to synthesize proteins using mRNA encoding the target protein as a template, by arranging the genetic information translation system of an organism in a test tube by adding components necessary for protein synthesis reactions, such as energy sources, to cell extracts containing various factors (ribosomes, elongation factors, etc.) necessary for protein synthesis reactions.
To date, various cell-free protein synthesis methods have been developed using extracts from E. coli, wheat germ, rabbit reticulocyte, cultured insect cells, and cultured human cells.
Advantages of Cell-Free Protein Synthesis Systems
About the silkworm cell-free protein synthesis system
It is a practical cell-free protein synthesis system using silkworm larval silk gland extract that can stably synthesize high amounts of proteins.
In our previous studies, we were able to confirm the synthesis of more than 70 µg of protein per 1 ml of reaction solution, which is more than 20 times higher than that of the cell-free protein synthesis system using rabbit reticulocyte extract, which has been commercialized for a long time.
Examples of protein synthesis using our silkworm cell-free systems
Of the 646 proteins targeted for U.S. Food and Drug Administration (FDA)-approved drugs,
- Being used in many pharmaceutical companies' development pipelines
- Increased number of publications over the past decade
- Exclude difficult-to-synthesize membrane proteins such as GPCRs, transporters, ion channels, and nuclear receptors
The synthesis of nine disease-related proteins was examined based on the following criteria.
As a result, it was found that all of the nine proteins examined in this study can be synthesized.
Confirmation of protein synthesis and sokubilization by Western blot analysis using supernatant samples
Silkworm cell-free protein synthesis system:
Capable of highly efficient synthesis of disease-related proteins in soluble form.
Name of protein used
| Abbreviation | Protein |
|---|---|
| JAK2 | Janus kinase 2 |
| MMP2 | Matrix Metalloproteinase-2 |
| PTGS2 | Prostaglandin-Endoperoxide Synthase 2 |
| SRC | Proto-oncogene non-receptor tyrosine-protein kinase |
| MAPK1 | Mitogen-Activated Protein Kinase 1 |
| VEGFA | Vascular Endothelial Growth Factor A |
| IL6 | Interleukin-6 |
| TNF | Tumor Necrosis Factor |
| IL1B | Interleukin-1 beta |
Confirmation of solubility of proteins synthesized by our silkworm cell-free system
Confirmation of solubility by Western blot analysis of synthesis products
For the nine proteins confirmed to be synthesized above, we examined whether they were synthesized as soluble proteins or not.
As a result, we confirmed that all of the proteins were synthesized as soluble proteins.
Furthermore, the results of purification of each protein using the tags used in this study showed that each protein was purified to almost a single band by a single-step purification process.
All of the nine proteins examined in this study can be synthesized as soluble proteins.
Comparison of Silkworm Cell-Free Systems with Other Synthetic Systems
The various cell-free protein synthesis systems are characterized as follows.
Compared to cell-free protein synthesis systems such as rabbit reticulocyte, wheat germ, and E. coli, the silkworm cell-free protein synthesis system shows higher synthesis and can synthesize proteins in a physiologically active state.
Furthermore, this protein synthesis system can easily supply target proteins with few foreign substances by purification with affinity chromatography.
| synthesized protein | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Origin of the extract | Quantity | disassembly | activity | Introduction of nonnatural amino acids |
impurity |
| rabbit reticulum red blood cell | Low | Little | High | Possible | Much |
| Wheat embryo bud | High | Little | Middle | Pssible | Little |
| E.coli （S30 fraction） |
High | Much | Restricted | Possible | Little |
| E.coli （Reconstituted） |
Middle | No | Restricted | Possible | No |
| silkworm cell-free system |
High | Little | High | Possible | Little |
▶Please scroll sideways for the table.
Silkworm Cell-Free Protein Synthesis Service
(This service is available only in Japan)
This is a cell-free protein synthesis service utilizing the high protein synthesis capacity of silkworm silk glands. Silkworm silk glands are specialized organs for protein synthesis, and a large amount of proteins are synthesized. In this service, a high protein synthesis rate of more than 70 μg/mL is achieved by using the posterior silk gland extract.
Proteins of mammalian origin such as human can be solubilized and synthesized with high probability. Since it can be synthesized rapidly, the target protein can be delivered in a short period of time.