微生物によるタンパク質生産効率向上の新技術を開発~医薬品や酵素、抗体などバイオものづくりへの応用に期待~

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2025-10-29 名古屋大学

名古屋大学生命農学研究科の加藤晃代准教授・中野秀雄教授らは、微生物によるタンパク質生産効率を高める新技術を開発した。研究チームは、リボソームの翻訳停滞を軽減する短いペプチド配列を探索し、翻訳促進ペプチド(TEPs)を多数発見。これらのペプチドはそれぞれ異なる強度で翻訳を促進し、目的タンパク質の産生を効率化することが判明した。さらに、機械学習を用いてペプチド配列から翻訳促進活性を予測するAIモデルを構築し、実験値と高い相関を示した。これにより、医薬品・抗体・産業酵素などのバイオ生産でボトルネックとなる翻訳効率問題を解決できる可能性が示された。再生可能資源からの化学品生産にも応用可能であり、バイオものづくりの基盤技術として期待される。成果は『RSC Chemical Biology』誌に掲載。

微生物によるタンパク質生産効率向上の新技術を開発~医薬品や酵素、抗体などバイオものづくりへの応用に期待~
図 1. バイオものづくりを支えるさまざまなタンパク質

<関連情報>

大腸菌 におけるリボソームの停滞を軽減する翻訳促進ペプチドのスクリーニングと機械学習に基づく予測 Screening and machine learning-based prediction of translation-enhancing peptides that reduce ribosomal stalling in Escherichia coli

Teruyo Ojima-Kato, Gentaro Yokoyama, Hideo Nakano, Michiaki Hamada  and  Chie Motono
RSC Chemical Biology  Published:22 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1039/D5CB00199D

Abstract

We previously reported that the nascent SKIK peptide enhances translation and alleviates ribosomal stalling caused by arrest peptides (APs) such as SecM and polyproline when positioned immediately upstream of the APs in both Escherichia coli in vivo and in vitro translation systems. In this study, we conducted a comprehensive screening of translation-enhancing peptides (TEPs) using a randomized artificial tetrapeptide library. The screening focused on the ability of the peptides to suppress SecM AP-induced translational stalling in E. coli cells. We identified TEPs exhibiting a range of translation-enhancing activities. In vitro translation analysis suggested that the fourth amino acid in the tetrapeptide influences the reduction of SecM AP-mediated stalling. Additionally, we developed a machine learning model using a random forest algorithm to predict TEP activity, which showed a strong correlation with experimentally measured activities. These findings provide a compact peptide toolkit and a data-driven approach for alleviating AP-induced ribosome stalling, with potential applications in synthetic biology.

生物化学工学
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