産業的に応用する酵素やタンパク質（以下、タンパク質）には高い安定性と溶解性が求められる。そこで、我々は、タンパク質のN又はC末端に短いペプチド系タグを付加することで、溶媒条件を変えずにタンパク質の溶解性を飛躍的に向上させる汎用性の高い技術の開発に取り組んでいる。現在までの研究で、モデルタンパク質に用いたウシ膵臓トリプシン阻害タンパク質のC末端に、7残基の親水性アミノ酸から成るSEPタグを付加することで、溶解度を400％向上さ、NMRサンプルの高濃度化に成功した。その結果、スペクトルの測定時間を通常の8分の1以下に短縮できた。さらに、SEPタグは、タンパク質の溶解性を向上することによって、大腸菌に於ける強い封入体形成防止効果を有することを複数のタンパク質で確認した（図2）。従来の技術に比べて、SEPタグの利点は次の2点である：①タグの分子量が小さいため、目的タンパク質の機能への影響が小さい。②SEPタグは変性状態で機能するため、溶媒条件の制限は極めて少なく、広い温度、pH、塩濃度領域で利用することが可能である。今後は、この技術の更なる改良と同時に、プロテオミクス研究やマイクロリアクター開発などの分野への応用も模索する。

High level of stability and solubility are required for the industrial application of proteins and enzymes. We developed a highly versatile technique for improving a protein’s solubility without changing the buffer condition, which in turn increases expression and purification yields. Our protein solubilization technique is simple and consists of attaching a short solubility enhancement peptide sequence (SEP-tag; 7-10 residues) to the N or C terminus of the protein. We used the SEP tag to increase the solubility of our model protein, Bovine Pancreatic Trypsin Inhibitor, by 400% (Fig.1), which enabled to prepare highly concentrated Nuclear Magnetic Resonance samples, reducing the measurement time to 1/8. Furthermore, SEP-tags significantly reduce the formation of inclusion body formation in E coli (Fig.2). The advantages of SEP tags compared to previously developed techniques are: 1) The tag’s molecular mass is small, so the influence on the target protein’s function is minimal; 2) Because the SEP tags function in a unfolded state, it can be used under a wide range of temperatures, pH values and salt concentrations. The potential scope for application of this technique is wide, and we are seeking to apply it to fields such as proteomics or the production of therapeutic proteins.