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Development of chemical tools for photocontrol of protein-protein interaction

Research Project

Project/Area Number 17K05921
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Bio-related chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Kowada Toshiyuki  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40584397)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords光制御 / タンパク質二量体化 / 蛍光イメージング / 光操作 / 蛋白質リガンド / 光応答性分子 / タンパク質二量化 / フォトクロミック分子 / フォトクロミック化合物 / 光操作技術 / 光スイッチ / 生体分子 / 蛋白質 / 有機化学 / ケミカルバイオロジー
Outline of Final Research Achievements

We aimed to establish photo-regulation techniques for protein dimerization in living cells. First, we developed a caged protein ligand for BL-tag by using a photolabile protecting group and succeeded in controlling the protein localization in a light irradiation-dependent manner in cells. We also developed a photochromic ligand for FKBP12(F36V) and found that the degree of protein dimer formation in the cell was changed by light irradiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内のタンパク質機能を人為的に操作する技術の開発が近年精力的に進められている。特に光を用いることで、時空間分解能の高い機能制御が可能になる。本研究で開発した光活性化型タンパク質二量化剤は、任意のタイミングで生細胞内のタンパク質間相互作用を光誘起可能である。本手法を用いて、今後、細胞内のシグナル伝達機構の詳細解析が促進され、疾患機構の解明につながると期待される。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (41 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Optical Manipulation of Subcellular Protein Translocation Using a Photoactivatable Covalent Labeling System2021

    • Author(s)
      Kowada Toshiyuki、Arai Keisuke、Yoshimura Akimasa、Matsui Toshitaka、Kikuchi Kazuya、Mizukami Shin
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Issue: 20 Pages: 11378-11383

    • DOI

      10.1002/anie.202016684

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    • Author(s)
      Kowada Toshiyuki、Watanabe Tomomi、Liu Rong、Mizukami Shin
    • Journal Title

      STAR Protocols

      Volume: 2 Issue: 2 Pages: 100395-100395

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.100395

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  • [Journal Article] Quantitative Imaging of Labile Zn2+ in the Golgi Apparatus Using a Localizable Small-Molecule Fluorescent Probe2020

    • Author(s)
      Kowada Toshiyuki、Watanabe Tomomi、Amagai Yuta、Liu Rong、Yamada Momo、Takahashi Hiroto、Matsui Toshitaka、Inaba Kenji、Mizukami Shin
    • Journal Title

      Cell Chemical Biology

      Volume: 27 Issue: 12 Pages: 1521-1531

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2020.09.003

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  • [Journal Article] Light-wavelength-based Quantitative Control of Dihydrofolate Reductase Activity Using Photochromic Isostere of Inhibitor2019

    • Author(s)
      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 1382-1386

    • DOI

      10.1002/cbic.201800816

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      Himadri Sekhar Sarkar, Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Ming Ming Yem, Satoshi, Watanabe, Kenji Inaba, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
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      第20回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
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      劉 熔, 小和田俊行, 渡邊朝美, 松井俊高, 水上 進
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  • [Presentation] 光応答性タンパク質ラベル化リガンドの開発2020

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      間下 貴斗, 小和田 俊行, SARKAR Himadri S., 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] Quantitative Mapping of Cellular Labile Zn2+ via Development of Hybrid Fluorescent Probes2020

    • Author(s)
      劉 熔, 小和田 俊行, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
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      日本化学会第100春季年会
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      小和田俊行
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      Toshiyuki Kowada
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  • [Presentation] 細胞内オルガネラにおける遊離亜鉛濃度解析を目指した小分子蛍光プローブの開発2019

    • Author(s)
      小和田俊行
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      新学術領域研究「化学コミュニケーションのフロンティア」第4回若手シンポジウム
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  • [Presentation] Quantitative analysis of free zinc ion concentration in living cells using novel targetable fluorescent probe2019

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      Tomomi Watanabe, Toshiyuki Kowada, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
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      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
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      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
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      Rong Liu, Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
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      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
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  • [Presentation] Development of photochromic ligands that enable photoreversible protein labeling2019

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      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
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      Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
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      間下貴斗,小和田俊行,高橋泰人,松井敏高,水上 進
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      小和田 俊行, 劉 熔, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
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      小和田俊行, 荒井啓介, 吉村彰真, 松井敏高, 菊地和也, 水上 進
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      間下貴斗, 小和田俊行, 高橋泰人, 松井敏高, 水上 進
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  • [Presentation] 生体機能解析に供する機能性小分子の開発と蛍光イメージング2018

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      小和田俊行
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      間下貴斗、小和田俊行、高橋泰人、松井敏高、水上進
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      日本化学会第98春季年会
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  • [Book] イメージングの選び方・使い方100+(原田慶恵、永井健治/編)2018

    • Author(s)
      小和田俊行、水上 進(分担:第9章)
    • Total Pages
      236
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103756
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      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

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      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

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      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光応答性化合物2018

    • Inventor(s)
      水上 進、間下貴斗、小和田俊行、松井敏高
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-165991
    • Filing Date
      2018
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URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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