チキンアビジン関連タンパク質4/5は、ビオチンに高い親和性を保持しながら、アビジンと比較すると優れた熱安定性を示します

タンパク質チキンアビジンは、さまざまな用途で一般的に使用されるツールです。アビジン遺伝子は、アビジン関連遺伝子（AVR）として知られる他の7つのメンバーも含む遺伝子ファミリーに属します。ここでは、アビジンタンパク質ファミリーのメンバーであるアビジン関連タンパク質AVR4/5の非常に高い熱安定性と機能的特性について報告します。AVR4/5の熱安定性特性は、微分スキャン熱量計、マイクロプロ粒子分析、およびマイクロプレートアッセイを使用して調べました。そのビオチン結合特性は、等温熱量計およびIASYS光学バイオセンサーを使用して研究されました。これらの分析によれば、ビオチンAVR4/5が非存在している場合、アビジン（T（M）= 83.5 +/- 0.1度C）または細菌のストレプトアビジンよりも明らかに安定しています（T（M）= 107.4 +/- 0.3度C）（T（M）= 75.5度C）。AVR4/5は、アビジンおよびストレプトアビジン（K（d）約10（-15）m）のそれに匹敵するビオチン（k（d）約3.6 x 10（-14）m）に対して高い親和性を示します。分子モデリングと部位指向変異誘発を使用して、観察された高い熱安定性の背後にある分子の詳細を研究しました。結果は、AVR4/5とその変異体が、非常に高い安定性とタイトなビオチン結合が必要な用途向けの新しい改善ツールとして高い可能性を持っていることを示しています。

The protein chicken avidin is a commonly used tool in various applications. The avidin gene belongs to a gene family that also includes seven other members known as the avidin-related genes (AVR). We report here on the extremely high thermal stability and functional characteristics of avidin-related protein AVR4/5, a member of the avidin protein family. The thermal stability characteristics of AVR4/5 were examined using a differential scanning calorimeter, microparticle analysis, and a microplate assay. Its biotin-binding properties were studied using an isothermal calorimeter and IAsys optical biosensor. According to these analyses, in the absence of biotin AVR4/5 is clearly more stable (T(m) = 107.4 +/- 0.3 degrees C) than avidin (T(m) = 83.5 +/- 0.1 degrees C) or bacterial streptavidin (T(m) = 75.5 degrees C). AVR4/5 also exhibits a high affinity for biotin (K(d) approximately 3.6 x 10(-14) m) comparable to that of avidin and streptavidin (K(d) approximately 10(-15) m). Molecular modeling and site-directed mutagenesis were used to study the molecular details behind the observed high thermostability. The results indicate that AVR4/5 and its mutants have high potential as new improved tools for applications where exceptionally high stability and tight biotin binding are needed.