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Development and biological application of photoreversible protein labeling technology

Research Project

Project/Area Number 18F18340
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Review Section Basic Section 37030:Chemical biology-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SARKAR HIMADRI  東北大学, 多元物質科学研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsフォトスイッチ化合物 / eDHFR / 蛋白質ラベル化 / フォトクロミック化合物
Outline of Annual Research Achievements

メトトレキセート(MTX)はジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の競合阻害剤として知られており、抗がん剤やタンパク質ラベル化リガンドとして利用されている。本研究では、有機合成化学を利用したケミカルバイオロジー的なアプローチによる生体機能の可逆的な光制御を達成するための基盤技術開発を最終目的に、フォトスイッチリガンドの着脱を異なる波長の光照射によって制御可能なタンパク質ラベル化技術の開発を行っている。前年度までに、MTXの構造中のいくつかの原子を置換したフォトスイッチ型MTX誘導体(azoMTX)を開発し、その機能評価を行ってきた。さらに、より優れた光応答性リガンド―タグ蛋白質ペアを見出すために、MTX-eDHFRの結晶構造に基づいて、リガンド認識に重要な幾つかのアミノ酸をピックアップしたeDHFR変異体を作製した。また、ヒトDHFRに結合しないようなazoMTX類縁体の合成も行った。また、競合蛍光偏光測定を用いた結合親和性アッセイの手法も確立していた。本年度は引き続きeDHFR変異体を作成し、蛍光偏光アッセイを用いて変異体eDHFRとazoMTX誘導体の光照射依存的な解離定数変化について詳細に調べた。合計16種類の変異型eDHFRを作製、精製し、アッセイを行ったところ、そのうちの一つの変異体において、E体azoMTXに比べて光照射後のZ体azoMTXの方が16倍強く結合する変異体を見出した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [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

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光可逆的な蛋白質ラベル化を可能とするリガンドの開発2020

    • Author(s)
      間下 貴斗, 小和田 俊行, SARKAR S. Himadri, 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      第31回万有仙台シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 標的タンパク質への親和性を光制御可能なフォトクロミックリガンドの開発2020

    • Author(s)
      間下 貴斗, 小和田 俊行, Himadri S. SARKAR, 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Escherichia coli dihydrofolate reductase-selective photoswitchable inhibitors enabling reversible optical control of protein labeling2020

    • Author(s)
      Himadri Sekhar Sarkar, Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Ming Ming Yem, Satoshi Watanabe, Kenji Inaba, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      第20回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 光応答性タンパク質ラベル化リガンドの開発2019

    • Author(s)
      間下貴斗, 小和田俊行, SARKAR S Himadri, 高橋泰人, 松井敏高, 水上進
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質への結合を可逆的に光制御可能なメトトレキセート誘導体の開発2019

    • Author(s)
      間下 貴斗, 小和田 俊行, 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 水上研究室 | 東北大学多元物質科学研究所

    • URL

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

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/%e7%a0%94%e7%a9%b6%e5%86%85%e5%ae%b9/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-11-12   Modified: 2024-03-26  

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