合成生体構造タンパク質の台頭

生体構造タンパク質は、シルクフィブロイン、エラスチン、コラーゲンなどの自然に進化した高分子で、優れた機械的特性、生体適合性、分解性を誇ります。それらの階層的アセンブリ機能により、繊維、束、ナノキャリア、微細構造、足場、生体材料などの高度な材料の形成が可能になり、これらはすべて人工遺伝子合成によって実現可能になりました。

研究の進捗状況:

• 2010 年: GB1 モジュールと保存された反復配列を再構成することで、天然のタイチン構造を模倣した人工エラスチンが開発されました。
• 2016 年: SP1 環状タンパク質の自己組織化を利用して、天然の光細菌を模倣した人工集光システムが作成されました。細菌、酵母、遺伝子組み換え植物などの異種システムでの発現も達成されました。
• 2021年: 光応答性テザーは幹細胞の機械的調節のために設計され、機械伝達を通じて細胞分化を制御する方法を提供します。

アプリケーション：

親水性で生体適合性のあるコラーゲンは、人工腱、血管、歯科インプラントなどに使用されています。シルクフィブロインとエラスチン様タンパク質は、制御された薬物送達のためのナノキャリアを形成します。ペプチドアセンブリは機能性薬物と統合され、免疫療法ナノキャリアを強化します。

利点と欠点:

• 利点: 機械的特性、生体適合性、分解性。
• 欠点: 高分子量と反復配列による合成システムの不安定性、原核生物システムとの互換性の低さ、組み立て中のタンパク質構造の損傷、アミノ酸配列-構造-機能の関係の不明確さ。

結論：

高性能な構造タンパク質の効率的でスケーラブルかつコスト効率の高い生合成は不可欠です。タンパク質分泌の合成システムは精製コストを削減します。遺伝子編集、指向性進化、合成生物学は効率的な宿主の開発を推進します。Yaohai Bio-Pharma の「Gene Factory」は合成を自動化し、DNA コストを削減してバイオサイエンスに革命をもたらします。

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