他のリガンドの同定とスクリーニング

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非基質および非阻害剤リガンドの同定と特性評価は、酵素工学、創薬、そして生化学研究においてますます重要な役割を果たしています。従来の基質や阻害剤のスクリーニングを超えて、アクチベーターや補因子、フォールディングモジュレーター、構造安定化剤など多様なリガンドは、酵素機能と制御に関する本質的な知見を提供します。Creative Enzymesでは、Identification and Screening of Other Ligandsサービスを通じて、これら重要な分子パートナーの発見と評価を包括的かつデータ駆動型でご提供し、仮説立案から検証済みの結果まで研究をサポートします。

酵素の「セカンダリー」リガンドの理解

基質－酵素および阻害剤－酵素間相互作用は広く解明されていますが、酵素はしばしば多様な補助リガンドネットワークに依存して効率的に機能しています。これらのリガンドは、小分子アクチベーターや金属補因子、フォールディング促進因子、シャペロン、凝集モジュレーターなど多岐にわたり、酵素の構造、安定性、触媒バランスの維持に重要な役割を果たします。

Illustration of an enzyme interacting with multiple cofactors that modulate catalytic activity 図1. フラビン、鉄–硫黄クラスター、ヘムなど複数の補因子を含むコハク酸デヒドロゲナーゼ複合体。

自然系および人工系の両方において、こうした相互作用は酵素の反応速度論、立体構造ダイナミクス、全体的なプロセス性能に大きな影響を与えることがあります。例えば、アクチベーターは触媒活性なコンフォメーションを安定化することで反応速度を高め、補因子は全く新しい反応経路を可能にします。一方、補助リガンドが存在しない場合、活性低下や凝集、工業利用時の安定性喪失につながることもあります。

その重要性にもかかわらず、これら「セカンダリー」リガンドは、基質や阻害剤を優先しがちな標準的な酵素最適化ワークフローでは十分に検討されていません。このギャップを認識し、Creative Enzymesは生化学アッセイ、ハイスループットスクリーニング、計算モデリングを統合した包括的なプラットフォームを開発し、こうしたリガンドの体系的な同定と評価を実現しました。このアプローチにより、酵素挙動を全体的に理解し、酵素性能の微調整、製剤安定性の向上、バイオ医薬品および産業バイオテクノロジー分野での開発加速を支援します。

その他リガンドの同定・スクリーニングサービス

Identification and Screening of Other Ligandsサービスは、酵素性能に影響を与える幅広い分子相互作用を明らかにするための柔軟かつデータ駆動型のプラットフォームを提供します。

サービス詳細

目的と範囲

酵素活性、安定性、構造に影響を与える基質・阻害剤以外のリガンドを同定します。
触媒効率の向上、フォールディング挙動の改善、凝集の最小化など多様な研究目的をサポートします。

主要アプローチ

ハイスループットスクリーニング（HTS）：多数の候補リガンドを迅速に評価します。
生物物理学的特性評価：酵素のコンフォメーション変化、結合親和性、熱安定性を評価します。
計算モデリング：in silico解析によりリガンド相互作用を予測し、ヒット選択を最適化します。

対象リガンドタイプ

有機小分子
金属イオンおよび補因子
ペプチドおよびタンパク質系モジュレーター
化学添加剤および安定化剤

分析フォーカス

リガンドの影響下での酵素反応速度論、フォールディング状態、凝集プロファイルの変化をモニタリングします。
分光法、熱量測定法、構造解析法を用いてリガンド誘導効果を定量化します。

成果物とアウトカム

リガンド－酵素相互作用をまとめた包括的なデータセット
合理的な酵素工学や製剤設計を導くメカニズム的知見
酵素性能とプロセス堅牢性最適化のための実践的提案

サービスワークフロー

Workflow diagram of Creative Enzymes’ identification and screening process for enzyme-associated ligands

お問い合わせ

包括的サービス一覧

サービス	説明	価格
酵素アクチベーターのスクリーニング	このサービスは、アロステリック調節、活性部位の安定化、構造強化を通じて酵素活性を高める小分子やイオンの同定に特化しています。速度論的アッセイと計算解析を統合し、触媒性能とプロセス効率を向上させるアクチベーターを特定します。	お見積り依頼
補因子および添加剤の評価	補因子や添加剤は酵素の機能性と安定性を左右します。本サービスでは、補因子の選好性、アナログの効率、製剤添加剤を体系的に評価し、ターゲット条件下での酵素性能を最適化します。
酵素凝集・オリゴマー化解析	酵素の凝集やオリゴマー化の理解は、製剤安定性や生物学的活性の両面で重要です。当社の解析では、生物物理学的・生化学的方法を用いて、リガンド、バッファー、添加剤が酵素の集合・凝集挙動に与える影響を評価します。
酵素フォールディング促進因子の同定	本サービスでは、分子シャペロン、オスモライト、化学的フォールディング補助剤など、正しい酵素フォールディング・リフォールディングを助ける分子を同定します。フォールディング効率を高めることで、発現・精製時の酵素収量、活性、安定性の向上を支援します。

Creative Enzymesを選ぶ理由

幅広いリガンドカバレッジ

従来の基質や阻害剤にとどまらず、酵素性能に影響を与える多様な化学・生物学的エンティティを探索します。

カスタマイズ可能なスクリーニングプラットフォーム

柔軟なアッセイ設計により、多様なクラス・起源の酵素（可溶性、膜結合型、多量体系）に対応します。

統合型分析技術

DSC、ITC、DSF、SPRなどの先端分析機器を用い、速度論・熱力学・構造データを統合します。

計算サポート

In silicoモデリングや分子ドッキングにより、リガンド予測、ヒット優先順位付け、構造－機能相関を支援します。

専門的な科学チーム

当社の酵素学スペシャリストと生化学者は、アッセイ開発、酵素速度論、リガンド相互作用研究に豊富な経験を有しています。

信頼性と再現性の高い結果

厳格な品質管理とバリデーション工程により、すべての実験結果の正確性、一貫性、科学的厳密性を保証します。

ケーススタディと実際の応用例

ケース1：細菌グリコシドヒドロラーゼの選択的な小分子アクチベーターの発見

フラグメントベースのスクリーニングにより、細菌グリコシドヒドロラーゼ（O-GlcNAcヒドロラーゼ）の小分子アクチベーターが同定されました。これは酵素活性化発見の稀な例です。リガンド観察NMRを用いて、触媒効率（k_cat/K_M）を約90%向上させるフラグメントが見つかりました。構造研究により、アクチベーターは触媒中心近傍に結合し、酵素の活性な「クローズド」コンフォメーションを安定化することが示されました。初期ヒットの最適化により、K_MとV_maxの両方を調節する非必須アクチベーターが得られました。これらの発見は、小分子が酵素活性を阻害するのではなく増強できることを示し、細胞内での酵素制御研究や産業バイオプロセスにおけるグリコシドヒドロラーゼ性能向上の新たなツールとなります。

Visualization of glycoside hydrolase activity across varying compound concentrations with structural representation of the identified small-molecule activator 図2. グラフィックアブストラクト。グリコシドヒドロラーゼの小分子アクチベーターは、生物物理学的フラグメントベーススクリーニングから同定されました。結晶構造では、アクチベーター（図中黄色分子）が酵素の触媒中心近傍に結合し、非必須アクチベーターとして機能します。活性化は、酵素の基質結合型の安定化を通じて起こる可能性があります。（Darby et al., 2014）

ケース2：CO₂からメタノールへの変換のための最適化酵素系

CO₂のメタノールへの酵素的還元は、NADHを補因子とする3つのオキシドレダクターゼカスケードを用いて達成されました。最終段階であるホルムアルデヒドからメタノールへの変換（アルコールデヒドロゲナーゼによる）は、グルコースデヒドロゲナーゼ（System I）またはキシロースデヒドロゲナーゼ（System II）による補因子再生を用いた速度論的同期化により最適化されました。数理モデルにより、補因子リサイクルと酵素効率を最大化するバランスの取れた反応条件設計が導かれました。実験的検証により、繰り返しサイクルでのメタノール収率、ターンオーバー数、生産性の向上が確認されました。System IIはSystem Iを上回り、6時間で8 mMのメタノール、TTN 160、BPR 24 μmol CH₃OH/U·hを達成しました。

Enzymatic systems I and II for formaldehyde-to-methanol conversion using cofactor recycling pathways 図3. CHOHからCH₃OHへの変換と、in situ NADH補因子再生を組み合わせたSystem I（グルコースデヒドロゲナーゼ：GDH）およびSystem II（キシロースデヒドロゲナーゼ：XDH）の概要。（Marpani et al., 2017）

サービスに関するFAQ

Q: 本サービスで解析可能な酵素の種類は？

A: 当社プラットフォームは、オキシドレダクターゼ、ヒドロラーゼ、トランスフェラーゼ、シンテターゼなど多様な酵素に対応しています。可溶性・膜結合型の両方を評価可能です。
Q: スクリーニング用に自分のリガンドライブラリを提供できますか？

A: はい。お客様ご提供のライブラリ、または当社が厳選した化合物コレクション（補因子、アクチベーター、添加剤、その他化学モジュレーターを含む）を用いてスクリーニング可能です。
Q: 有望なリガンドはどのようにバリデーションされますか？

A: 初期スクリーニングで得られたヒットは、用量反応試験、酵素速度論、生物物理学的結合試験などの二次アッセイで再評価し、再現性と機能的妥当性を確認します。
Q: 研究終了後にどのようなデータが提供されますか？

A: 生データ、統計解析、アッセイ条件、メカニズム解釈、今後の開発に向けた提案を含む詳細なレポートをお渡しします。
Q: 一般的なスクリーニングプロジェクトの期間は？

A: プロジェクト期間は酵素の複雑さやスクリーニング規模によりますが、アッセイ開発から最終報告まで通常4～8週間です。

参考文献：

Darby JF, Landström J, Roth C, He Y, Davies GJ, Hubbard RE. Discovery of selective small‐molecule activators of a bacterial glycoside hydrolase. Angew Chem Int Ed. 2014;53(49):13419-13423. doi:10.1002/anie.201407081
Marpani F, Sárossy Z, Pinelo M, Meyer AS. Kinetics based reaction optimization of enzyme catalyzed reduction of formaldehyde to methanol with synchronous cofactor regeneration. Biotech & Bioengineering. 2017;114(12):2762-2770. doi:10.1002/bit.26405

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