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プロフェッショナルでコスト削減のソリューション

アルロステリック調節の研究

Creative Enzymes は、酵素のアロステリック制御の研究に関する包括的なサービスを提供し、研究者が酵素が活性部位以外でどのように調節されるかのメカニズムを解明できるよう支援します。高度な速度論解析、構造的解釈、最先端のアッセイプラットフォームを通じて、協同性相互作用、調節経路、酵素機能を支配する分子メカニズムについて信頼性の高い知見を提供します。当社のサービスは、アロステリック制御に関する正確で再現性のあるデータを提供することで、創薬、酵素工学、基礎酵素学をサポートするよう設計されています。

アロステリック制御の理解

アロステリック制御は、生物学的システムにおける酵素制御の基本原理であり、エフェクター分子が活性部位とは異なる部位に結合することで酵素活性が変化します。このメカニズムにより、細胞は代謝フラックス、シグナル伝達経路、エネルギー恒常性を精密に調節できます。古典的なMichaelis–Menten速度論とは異なり、アロステリック制御を受ける酵素は、協同性結合イベントや立体構造変化を反映した非双曲線的、しばしばシグモイド型の速度論的挙動を示します。

アロステリック酵素の研究は、代謝調節の理解、新規治療薬の開発、性能向上を目指したバイオ触媒の設計に不可欠です。アロステリック阻害剤や活性化剤は、より高い特異性、低毒性、基質と直接競合せずに酵素活性を調節できる可能性から、有望な創薬ターゲットとして注目されています。

Allosteric regulation of protein activity and function 図1. タンパク質機能のアロステリック制御の模式図。(A) 遠位部位(ピンク)の立体構造変化がアミノ酸ネットワーク(マルーン)を介して、関心のあるタンパク質(緑)の機能部位(オレンジ)を変化させる。(B) 工学的に設計されたスイッチドメイン(シアン)により、非天然刺激による機能部位の制御が可能となる。(Fauser et al ., 2022)

比較:古典的酵素速度論 vs. アロステリック制御研究

特徴 古典的酵素速度論 アロステリック制御研究
主な焦点 活性部位での基質結合とターンオーバー 活性部位とは異なる部位でのエフェクターによる酵素活性の調節
速度論的挙動 双曲線的Michaelis–Menten曲線 協同性を反映したシグモイド型または非双曲線的曲線
調節的知見 限定的;主に触媒効率を測定 協同性相互作用、活性化剤、阻害剤、立体構造変化を明らかにする
測定される代表的パラメータ K m , V max Hill係数、基質応答曲線、エフェクター応答曲線、アロステリック定数
応用 基礎酵素学、基質特異性、基本的阻害剤研究 創薬、代謝経路解析、酵素工学、治療標的化
アッセイの複雑さ 比較的単純 より複雑;エフェクター効果と協同性を捉えるための慎重な設計が必要

当社のサービス内容

サービスワークフロー

Workflow of allosteric regulation study services

サービス説明

Creative Enzymesでは、アロステリック制御研究に特化したサービスを提供しており、高度な酵素速度論と最新の分析技術を組み合わせてアロステリック調節のメカニズムを解明します。当社のサービスには以下が含まれます:

速度論的特性評価

協同性基質結合およびエフェクター誘導調節の詳細解析。

Hill係数の決定

酵素系における協同性の定量的評価。

エフェクタースクリーニング

アロステリック制御因子として作用する低分子または天然リガンドの同定。

メカニズム研究

立体構造変化および経路特異的制御の解明。

カスタマイズアッセイ

クライアント固有の酵素や条件に合わせた実験設計。

メカニズム酵素学、創薬、産業用バイオ触媒のいずれの場合でも、当社のサービスは酵素制御と機能的コントロールのより深い理解を可能にします。

サンプルと納品物

ご提供いただくもの

  • 酵素サンプル(精製済みまたは部分精製、純度情報付き)。
  • 基質および既知または候補エフェクター分子(または当社への供給依頼)。
  • 関連するバッファー条件、補因子、特別な要件。
  • 研究目的(例:メカニズム解明、創薬、酵素工学)。

ご提供内容

  • ターゲット酵素に最適化された実験アッセイ系。
  • シグモイド型結合曲線やエフェクター応答プロファイルを含む高品質な速度論データセット。
  • 協同性およびアロステリック調節の包括的解析。
  • グラフ出力(速度-基質プロット、Hillプロット、用量-応答曲線)。
  • 専門家による解釈と今後の研究・応用への提案を含む詳細な最終報告書。

お問い合わせはこちら

Creative Enzymesを選ぶメリット

アロステリック機構の専門知識

調節速度論に特化した数十年の酵素学経験。

先進的な機器

速度論および構造解析のための高精度プラットフォーム。

カスタマイズソリューション

特定の酵素、基質、エフェクターに合わせたアッセイ。

高い精度と再現性

厳格な品質管理と検証済みプロトコル。

幅広い応用

創薬研究、産業バイオテクノロジー、学術研究に最適。

包括的なクライアントサポート

専任の科学チームによるプロジェクト相談と解析後のガイダンス。

代表的なケーススタディ

ケース1:Mtb代謝適応におけるPfkアイソ酵素の異なる役割

この研究では、Mycobacterium tuberculosis(Mtb)の2つのホスホフルクトキナーゼ(Pfk)アイソ酵素、Pfk AおよびPfk Bを特徴づけることで、Mtbの代謝柔軟性を調査しています。低酸素条件下では、pfkBの発現が増加し、pfkAは減少し、それぞれの異なる役割を反映しています。生化学的解析により、Pfk Aは高い解糖活性を持つ一方で、過剰な基質、生成物、アロステリック調節因子によって強く阻害されることが明らかになりました。対照的に、Pfk Bは活性が低いものの阻害に耐性があり、逆グルコース新生反応を特異的に触媒します。これらの特性は、Pfk Aが抑制された際にPfk Bが解糖系とグルコース新生を維持し、Mtbが非増殖状態で生存するための重要な代謝適応であることを示唆しています。

Enzyme kinetics of Pfk A with phosphoenolpyruvate (PEP) showing allosteric effects 図2. アロステリックモデルと酵素速度論のグラフィカルアブストラクト。(Snášel et al ., 2021)

ケース2:ASXL2によるBAP1活性化の分子機構

この研究では、BAP1の必須パートナーASXL2によるBAP1活性化の分子基盤を探っています。BAP1は脱ユビキチン化酵素であり、がんではその触媒UCHまたはULDドメインに影響する変異によって機能を失い、後者はASXL2結合を阻害します。分子動力学、ITC、GSTプルダウン、バイオセンサーアッセイを用いて、BAP1とASXL2が直接かつ安定的に相互作用することを示しました。ASXL2-ABボックスはBAP1活性を大きく刺激し、BAP1-UCHおよびULDドメインと安定した三者複合体を形成します。化学量論解析によりULDとABの1:1相互作用が明らかとなり、速度論的研究では速い結合と遅い解離が示され、ASXL2がBAP1酵素機能を直接制御することが確認されました。

Kinetic analysis of BAP1 deubiquitinase regulated by ASXL1/2-mediated allosteric interactions 図3. ユビキチン-7-アミド-4-メチルクマリン(Ub-AMC)の切断によって測定されたBAP1およびBAP1-UCHタンパク質の活性。(Peng et al ., 2021)

よくあるご質問

  • Q: なぜ古典的酵素速度論ではなくアロステリック制御を研究するのですか?

    A: アロステリック制御は、酵素が自然環境でどのように制御されているかについての洞察を提供します。古典的モデルとは異なり、これらの研究は協同性挙動やエフェクターによる調節を明らかにし、基礎研究および治療標的化の両方に不可欠です。
  • Q: アロステリック研究で一般的に使用される技術は何ですか?

    A: 当社では定常状態およびプレ定常状態速度論、Hill係数解析、用量-応答アッセイ、必要に応じてパートナーと連携した構造解析技術を用いています。
  • Q: エフェクター分子を提供する必要がありますか?

    A: 可能であれば、関心のあるエフェクター分子をご提供いただくことを推奨しますが、当社チームがプロジェクト要件に基づき候補エフェクターの調達や設計も可能です。
  • Q: 必要な酵素サンプル量はどれくらいですか?

    A: 必要量はアッセイによって異なりますが、通常は数ミリグラムの精製酵素で十分です。プロジェクト計画時に詳細をご案内します。
  • Q: 通常の納期はどれくらいですか?

    A: 研究の複雑さによりますが、アッセイ最適化、データ取得、報告を含めて通常3~6週間で完了します。

参考文献:

  1. Fauser J, Leschinsky N, Szynal BN, Karginov AV. Engineered allosteric regulation of protein function. Journal of Molecular Biology . 2022;434(17):167620. doi:10.1016/j.jmb.2022.167620
  2. Peng H, Cassel J, McCracken DS, et al . Kinetic characterization of ASXL1/2-mediated allosteric regulation of the BAP1 deubiquitinase. Molecular Cancer Research . 2021;19(7):1099-1112. doi:10.1158/1541-7786.MCR-20-0080
  3. Snášel J, Machová I, Šolínová V, Kašička V, Krečmerová M, Pichová I. Phosphofructokinases A and B from Mycobacterium tuberculosis display different catalytic properties and allosteric regulation. IJMS . 2021;22(3):1483. doi:10.3390/ijms22031483

個人的な薬用ではなく、研究と産業用のみ。

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