標的分子と特異的に共有結合を形成する特殊ペプチドの探索

• Project/Area Number: 16J05654
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Chemical biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小澤 直也 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 特殊ペプチド / スクリーニング / 共有結合

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、反応性官能基を持つ環状ペプチドライブラリーを構築し、標的との共有結合形成能力を指標としたスクリーニング法を確立することを目指している。今年度は、前年度のスクリーニングで発見したペプチドについてさらに詳細な評価を行うとともに、別のタンパク質を標的としたスクリーニングも実施した。
まず、寄生虫由来のタンパク質と共有結合を形成することが確認されていた2種類のペプチドについて、結合部位を調べた。標的タンパク質をペプチドと反応させた後にプロテアーゼで分解し、断片をLC-MSで分析することで、ペプチドが結合しているアミノ酸残基を特定した。
次に、これらのペプチドの一方をモデルとして、共有結合形成速度を合理的設計によって変更することを試みた。本研究で使用した反応性官能基は小さな置換基であるフッ素を導入することで構造変化を最小限にしながら脱離基の酸性度を容易に変更できるように設計されているため、ペプチドと標的タンパク質の間の共有結合形成速度を合理的設計によって容易に変更できると期待される。そこで、反応性官能基に含まれるフッ素の個数と位置を変化させた複数のペプチドを化学合成し、標的タンパク質と一定時間反応させた。脱離基の酸性度が高いほどペプチドが結合したタンパク質が増えたため、共有結合形成速度を合理的に変更できることが確認された。
さらに、本研究の手法の汎用性を検証するためにEGFRを標的としたスクリーニングを行い、EGFRと共有結合を形成すると期待されるペプチドを1種類同定した。このペプチドを蛍光標識したものを化学合成し、EGFRと反応させてSDS-PAGEで分析したところ、EGFRが蛍光を示したため共有結合形成が確認された。また、他の3種類のタンパク質との反応も調べたところ、EGFRと選択的に反応することが確認された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] In vitro selection of macrocyclic peptides that bind to epidermal growth factor receptor (2018)
  • Author(s): Naoya Ozawa, Yuki Goto & Hiroaki Suga
  • Journal Title: Peptide Science 2017 Volume: - Pages: 165-166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular signaling and gene expression profiles evoked by a bivalent macrocyclic peptide that serves as an artificial MET receptor agonist (2018)
  • Author(s): Miao Wenyu、Sakai Katsuya、Ozawa Naoya、Nishiuchi Takumi、Suzuki Yoshinori、Ito Kenichiro、Morioka Tomomi、Umitsu Masataka、Takagi Junichi、Suga Hiroaki、Matsumoto Kunio
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 16492-16492
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34835-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 特殊環状ペプチドを中核とした革新的次世代バイオ医薬品の開発 (2016)
  • Author(s): 広瀬久昭、小澤直也、菅裕明
  • Journal Title: Medical Science Digest Volume: 42(10) Pages: 14-17
• [Presentation] Facile Development of Peptide-based Covalent Protein Modifiers by In Vitro Selection (2018)
  • Author(s): Naoya Ozawa, Yuki Goto & Hiroaki Suga
  • Organizer: 10th International Peptide Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 共有結合を介して標的タンパク質と結合する特殊ペプチドの探索 (2017)
  • Author(s): 小澤直也、後藤佑樹、菅裕明
  • Organizer: 第5回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
• [Presentation] In vitro selection of macrocyclic peptides binding covalently to a target protein (2017)
  • Author(s): Naoya Ozawa, Yuki Goto, Hiroaki Suga
  • Organizer: 第54回ペプチド討論会
• [Presentation] Development of an in vitro selection system for D-peptides that bind to a microRNA precursor (2017)
  • Author(s): Naoya Ozawa, Takayuki Katoh, Hiroaki Suga
  • Organizer: 24th ZESTY Network seminar
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）