内在性核内受容体のケミカルラベリングによる動態・機能解析

• Project/Area Number: 16J10316
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Bio-related chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西川 雄貴 京都大学, 工学研究科, 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: タンパク質 / ケミカルラベル / リソソーム / 酸性 / プロテオミクス / 銅イオン / 一酸化窒素

Outline of Annual Research Achievements

細胞内には、リソソームに代表される内部が酸性（pH 4.5~6.5）の各種オルガネラが存在し、細胞外からの物質の取り込み、細胞外への分泌、オートファジーによる細胞の恒常性維持などに関与し、多彩な機能を果たしている。細胞にとって重要な機構を担うリソソームの異常は、数多くの疾患に関与していると考えられている。特に、LSD（lysosomal storage disease）という、リソソームに関連した酵素が欠損することで分解されるべき物質が蓄積される状態に陥ると、様々な疾患に繋がることが知られている。したがって、リソソームのプロテオーム解析は、細胞機能や生命現象の解明において極めて大きな知見を与えると期待される。
今回申請者は、リソソーム内の蛋白質を網羅的にラベル化、解析することを目的とし、酸性条件で活性化されるラベル化剤を開発した。α-ジアゾカルボニル基を有するこのラベル化剤は、酸性条件において活性種であるカルベンの生成が促進され、蛋白質をラベル化した。更に、ラベル化剤にリソソーム局在能を付与することで、生細胞系でリソソーム内蛋白質をラベル化することに成功した。

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

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Journal Article] Development of a Nitric Oxide-Responsive Labeling Reagent for Proteome Analysis of Live Cells (2019)
  • Author(s): Nishikawa Yuki、Miki Takayuki、Awa Masashi、Kuwata Keiko、Tamura Tomonori、Hamachi Itaru
  • Journal Title: ACS Chemical Biology Volume: 14 Issue: 3 Pages: 397-404
  • DOI: 10.1021/acschembio.8b01021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid labelling and covalent inhibition of intracellular native proteins using ligand-directed N-acyl-N-alkyl sulfonamide (2018)
  • Author(s): Tamura Tomonori、Ueda Tsuyoshi、Goto Taiki、Tsukidate Taku、Shapira Yonatan、Nishikawa Yuki、Fujisawa Alma、Hamachi Itaru
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1870-1870
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04343-0
  • NAID: 120006466630
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Live-cell Protein Sulfonylation Based on Proximity-driven N-Sulfonyl Pyridone Chemistry (2018)
  • Author(s): Kazuya Matsuo, Yuki Nishikawa, Marie Masuda, Itaru Hamachi*
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 57 Issue: 3 Pages: 659-662
  • DOI: 10.1002/anie.201707972
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A conditional proteomics approach to identify proteins involved in zinc homeostasis (2016)
  • Author(s): T. Miki, M. Awa, Y. Nishikawa, S. Kiyonaka, M. Wakabayashi, Y. Ishihama, I. Hamachi
  • Journal Title: Nature Methods Volume: 13 Issue: 11 Pages: 931-937
  • DOI: 10.1038/nmeth.3998
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recent Advance in Organic Chemistry for Protein Labeling under Live Cell Conditions (2016)
  • Author(s): 西川 雄貴、田村 朋則、浜地 格
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 74 Issue: 5 Pages: 521-531
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.74.521
  • NAID: 130005159421
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 酸性環境のプロテオーム解析に向けたpH応答性ラベル化剤の開発 (2018)
  • Author(s): 西川雄貴
  • Organizer: 第12回バイオ関連シンポジウム
• [Presentation] NO応答性ラベル化剤の開発とプロテオーム解析への展開 (2017)
  • Author(s): 西川雄貴
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学・日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] NO産生細胞のプロテオーム解析に向けたNO応答性ラベル化剤の開発 (2017)
  • Author(s): 西川雄貴
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [Presentation] Design of zinc-responsive labeling reagent for conditional proteomics (2016)
  • Author(s): Yuki Nishikawa
  • Organizer: The Forth Asian Chemical Biology Conference
  • Place of Presentation: 85 Sky Tower Hotel, Kaohsiung, TAIWAN
  • Year and Date: 2016-11-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規conditionalプロテオミクスによる亜鉛関連タンパク質群の同定 (2016)
  • Author(s): 西川雄貴
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター／東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 半合成バイオセンサーによる細胞内リガンド結合の速度論 (2016)
  • Author(s): 西川雄貴
  • Organizer: 生体機能関連化学部会若手の会第28回サマースクール
  • Place of Presentation: 西浦温泉ホテル たつき（愛知県蒲郡市）
  • Year and Date: 2016-07-15
• [Patent(Industrial Property Rights)] 化学クロスリンク法に基づく新たな生体内タンパク質可視化技術の開発 (2018)
  • Inventor(s): 浜地格、清中茂樹、天池一真、山上禎俊、西川雄貴
  • Industrial Property Rights Holder: 浜地格、清中茂樹、天池一真、山上禎俊、西川雄貴
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-036827
  • Filing Date: 2018