生体高分子

摘要

酵素以外の生体高分子研究について、個人的に興味深いと思った発表を紹介する。1つは、ポリヒスチジン配列付加による低分子から高分子までの細胞内への取り込みである。ヒト免疫不全ゥィルス(HIV-1)由来のTat(transactivator of transcription)タンパク質が細胞膜を通過し、細胞質内へ移行することが報告されて以来、同様の作用を有するぺプチドがいくつか見つかり、膜透過性べプチド(cell penetrating peptide: CPP)と総称されるが、既知のCPPは塩基性ァミノ酸であるアルギニンとリジンに富む配列がほとんどであった。岩崎崇ら(鳥取大?農)は、もう1つの塩基性アミノ酸ヒスチジンに注目し、「Hisタグ」としてよく利用されているポリヒスチジンを付加することにより、低分子から高分子まで種々の物質を細胞内に導入した結果を報告した。具体的には、小竹ら（鳥取大?農）せ、蛍光色素であるTAMRAや分子量約7万のMBP-GFP融合タンパク質に16残基からなるポリヒスチジン(His16)を付加するとヒト線維肉腫細胞株HT1080に高効率で導入されることを示した（一例ではHIV-1 Tatの約40倍の取込効率）。この細胞内導入はヒスチジンの荷電状態によらずpH6.0でもpH7.4でも可能であった。取り込まれたHis16付加化合物は主にゴルジ体とリソソームに局在したが、エンドソーム崩壊べプチドにHis16を付加したINF7-His16との共投与により細胞質中に拡散させることができた。品川ら（鳥取大?農）は、蛍光色素fluoresceinを内包したリボソームに、Hisl6を付加したステアリン酸(stearyl-His16)を導入して調製したポリヒスチジン修飾リポソームLipo-His16の細胞内取り込みが低温（4°C)および各種エンドサイトーシス阻害剤で部分的に阻害されること、Lipo-His16もゴルジ体とリソソームに局在すること、Lipo-His16は浮遊系細胞株よりも付着系細胞株に効率よく取り込まれることを示した。木村ら（鳥取大?農）は、動物細胞だけでなく、植物細胞や酵母がポリヒスチジン付加化合物を取り込むかどうかを検証した。タバコ培養細胞BY-2ではpH 5.8で短鎖ポリヒスチジンを付加した蛍光色素(TAMRA-His8)が細胞内に移行し細胞質全域に拡散したが、長鎖ポリヒスチジンは細胞壁に吸着し、細胞内移行されなかった。pH7.4では短鎖?長鎖ともに細胞内移行も細胞壁吸着も見られなかった。酵母NMY57でも同様にTAMRA-His8の細胞内移行が観察された。このように、動物細胞と植物細胞?酵母では、最適ポリヒスチジン鎖長、pH依存性、細胞内の局在部位が異なるものの、細胞毒性のないポリヒスチジンを付加することにより低分子も高分子も細胞内に移行させることが可能なことから、本研究に基づくポリヒスチジン配列を利用した薬物輸送法の開発が期待される。