最も小さいタンパク質

２００４年，国立研究開発法人産業技術総合研究所 （産総研）は「10個のアミノ酸からなる「最小のタンパク質」の創製に成功」と発表した．それは天然型のアミノ酸のみで構成され ていて，シニョリン (chignolin)と命名された．注）カールした女性の巻き髪をフランス語で「chignon」ということに由来するとのことである．

タンパク質ならば，何らかの機能を有するものと思ったが，そういうことではないらしい．タンパク質として存在するための構造的な不可欠な要件，即ち水中で固有の立体構造を保持し，協同的な構造転移が起こることが確認できたとのことである．タンパク質がそのような立体構造を安定に形成するためには，30～50個のアミノ酸が最低限必要との見方が一般的であった．これに対し，理論設計によって合成されたシニョリンペプチドの分子量は約1000であり，通常自然界に存在するタンパク質（分子量5000～150000）に比べて極端に小さい分子ある．

本研究を紹介した論文（解説）には次のように記載されている．

これまで知られているタンパク質分子は複雑過ぎて，立体構造の安定化要因を講義で説明するためには，大きな分子の一部を切り出していたが，シニョリンはたいへん都合の良い分子であった．

２０１５年にプロテインデータバンクからそれらのデータがリリースされた．２RVDがNMR構造，5AWLは結晶構造である．

２００４年に報告された化合物のシークエンスはGYDPETGTWG（上段），２００８年のそれはYYDPETGTWY（下段）で表わされる．

PDBの画像を以下に示した．左 NMR構造，右 結晶構造．図は，上からribbon, space full, licoriceの各スタイル．

NMR解析構造および結晶解析構造のアニメーションを画面収録した動画を見てほしい．

最初の発表からそれなりに時間が経った．タンパク質は何らかの機能（酵素タンパク質，構造タンパク質，輸送タンパク質，貯蔵タンパク質，収縮タンパク質，防御タンパク質，調節タンパク質など）を有するものと理解しているので，Chignolin のような極小人口タンパク質が如何なる機能を有しているのか興味があり，その後の研究の動向を見守ってきた．タンパク質の定義が構造の特徴だけでなされるものなのか，それともその機能を含めてなされるものなのか明確ではない．そのようなわけで，ブログで取り上げてこなかった．大きなタンパク質の機能性を理解するための材料に小さなモデルタンパク質という捉え方をすべきなのかもしれない．

参考資料

• 10個のアミノ酸からなる「最小のタンパク質」の創製に成功

• 10個のアミノ酸からなる人工タンパク質の結晶構造を解明

• 解説 小さなタンパク質の構造相転移を解析する 本田真也 Netsu Sokutei 32（4）169-177 (2005).

• 1UAO NMR Structure of designed protein, Chignolin, consisting of only ten amino acids (Ensembles)