酵素の配列ベーススクリーニング

酵素の配列ベーススクリーニングについて

新規生体酵素の探索における従来手法は、主として培養可能な微生物を対象とした機能スクリーニングを行い、その後に配列解析および陽性株の機能検証を実施することに基づいています。アミラーゼやエステラーゼなどの酵素は、従来の探索手法により見出されてきました。従来手法では、触媒の主要供給源として微生物が中心的役割を担います。しかし、多くの微生物は自然界の微生物群集環境に存在し、他の微生物と相互依存しており、実験室条件下で純粋培養することが困難です。このことが、新規酵素探索における従来手法の効率を大きく制限しています。こうした背景のもと、ハイスループットシーケンシング技術と計算アルゴリズムを活用し、大規模な生物試料ライブラリーから特定機能を有する酵素配列を高精度かつ高効率にスクリーニングできる「配列ベース酵素スクリーニング技術」が登場しました。本技術は従来のスクリーニング手法の制約を打破し、酵素触媒システムの最適化および新規酵素開発に向けた新たな可能性を切り拓きます。

急速に発展する今日のバイオテクノロジー分野において、酵素は医療、農業、エネルギー、工業など幅広い領域で重要な役割を果たしています。酵素スクリーニングにより、特定の機能および特性を有する酵素を効率的に同定・最適化することが可能です。Creative Enzymesは革新的な酵素スクリーニング手法を専門としており、配列ベース酵素スクリーニングサービスは当社の中核事業の一つです。

サービスプロセス

Creative Enzymesの配列ベース酵素スクリーニングサービスは、革新的酵素に関するお客様の精緻なニーズに対応するよう設計されています。サービスプロセスは以下のとおりです。

1. プロジェクト設計

当社の専門チームが、お客様と連携し、プロジェクトの背景、目的、想定用途に関する要件を十分に把握します。これらの情報に基づき、目的に即した酵素スクリーニング計画を策定し、詳細な技術コンサルテーションを提供します。

2. サンプル調製

お客様にて酵素サンプルをご提供いただくことも可能です。また、ご要望に応じて当社リポジトリから多様な初期サンプルをご提供することもできます。必要に応じて、配列特異的な酵素サンプルの合成をカスタム対応いたします。

3. 酵素バリアントライブラリーの設計

お客様のニーズおよび目標に基づき、酵素バリアントのライブラリーを設計・構築します。既知の酵素遺伝子ライブラリーを用いた指向性変異（点変異、挿入、欠失等）またはランダム変異が可能です。

5. ハイスループットシーケンシング

先進的なハイスループットシーケンシング技術（例：Illumina HiSeqまたはMiSeq）を用いて酵素バリアントライブラリーをシーケンスし、大量の配列データを取得します。

6. 配列アラインメントおよび解析

バイオインフォマティクスツールおよびアルゴリズムを用い、シーケンスデータに対して配列比較・解析（バリアント解析、構造予測、機能予測等を含む）を実施し、酵素バリアントの特性および潜在機能を評価します。

7. スクリーニングおよび評価

候補酵素配列の中から有望な酵素を複数選定し、酵素活性スクリーニングおよび特性評価をさらに実施します。これには、酵素活性スクリーニング、親和性スクリーニング、安定性スクリーニング等が含まれ、優れた性能を有する酵素バリアントを選抜します。

8. プロジェクト報告書

スクリーニングプロセスおよび結果を詳細に記録し、お客様に包括的なプロジェクト報告書を提出します。報告書には、酵素配列情報、活性評価結果、実験データおよび解析、ならびに今後の応用に向けた提案が含まれます。

当社の強み

配列ベース酵素スクリーニングサービスにご関心がある場合、またはご不明点がございましたら、どうぞお気軽にお問い合わせください。当社チームが、サポートおよび回答を提供いたします。

図1 新規酵素探索のためのペアワイズ配列アラインメントに基づく戦略
（RSC Catalysis Series 2018）