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Development of a versatile chemogenetic protein inactivation method

Research Project

Project/Area Number 20K21250
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Tsukiji Shinya  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40359659)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsタンパク質阻害 / 相分離 / タンパク質コンデンセート / ケモジェネティクス / オプトジェネティクス / タンパク質 / 活性阻害 / 化学遺伝学 / タンパク質クラスター
Outline of Research at the Start

細胞内の望みのタンパク質をどれでも自由に簡便かつ特異的に阻害できるようになれば、生命研究や創薬研究の強力な基盤技術になるであろう。本研究では、そのような夢のような高汎用的タンパク質阻害技術の開発に挑戦する。

Outline of Final Research Achievements

In this work we aimed to develop a new general chemogenetic method for controlling protein activity in living cells. By a modular combination of a tandem fusion of two oligomeric proteins with a chemically induced dimerization tool, we constructed synthetic protein condensates capable of recruiting and/or releasing proteins of interest in living mammalian cells in response to a small molecule. The condensate systems were applicable to control protein activity and cellular processes such as membrane ruffling and ERK signaling in a time scale of minutes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、細胞内の任意のタンパク質の機能・活性を化合物で自在に制御・阻害する高汎用的な化学遺伝学技術を開発するものである。このような技術は、細胞や疾患のメカニズムの解明のためのツールとして有用であるばかりでなく、再生医療や細胞治療など、細胞機能の人工制御が基盤となるさまざまなバイオメディカル分野への応用が期待される。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 細胞内相分離を理解・操作・活用する人工相分離ツール2021

    • Author(s)
      築地 真也, 吉川 優
    • Journal Title

      実験医学増刊「相分離 メカニズムと疾患」

      Volume: 39 Pages: 204-210

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Modularly built synthetic membraneless organelles enabling targeted protein sequestration and release2021

    • Author(s)
      Masaru Yoshikawa, Shinya Tsukiji
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 60 Issue: 44 Pages: 3273-3276

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.1c00675

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthetic protein condensates that inducibly recruit and release protein activity in living cells2021

    • Author(s)
      Masaru Yoshikawa, Tatsuyuki Yoshii, Masahiro Ikuta†, Shinya Tsukiji
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 143 Issue: 17 Pages: 6434-6446

    • DOI

      10.1021/jacs.0c12375

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生命現象の操作と可視化のための細胞内人工相分離ツール2020

    • Author(s)
      吉川優, 吉井達之, 築地真也
    • Journal Title

      生物工学

      Volume: 98(5) Pages: 246-250

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] 生細胞内に人工ドロプレットをつくる:合成相分離生物学2020

    • Author(s)
      築地真也
    • Journal Title

      現代化学増刊「相分離生物学の全貌」

      Pages: 220-224

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Conditional sequestration and release of protein activity in living cells using synthetic protein condensates2022

    • Author(s)
      Shinya Tsukiji, Masaru Yoshikawa, Yoko Fukaya, Sachio Suzuki
    • Organizer
      Second International Symposium on Chemistry for Multimolecular Crowding Biosystems (CMCB 2022)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 標的タンパク質を取り込む小分子誘導型相分離システムの開発2022

    • Author(s)
      深谷陽子、吉川優、鈴木祥央、波多野結香、築地真也
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞機能を操作する人工相分離ツール2022

    • Author(s)
      築地真也
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 人工タンパク質コンデンセートを用いた細胞内タンパク質活性操作2021

    • Author(s)
      築地真也
    • Organizer
      日本薬学会第141年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞内のタンパク質を隔離・放出する人工相分離コンパートメント2020

    • Author(s)
      吉川優、生田雅裕、波多野結香、吉井達之、築地真也
    • Organizer
      第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 人工タンパク質クラスターによるシグナル分子の化学遺伝学操作2020

    • Author(s)
      吉川優、生田雅裕、波多野結香、吉井達之、築地真也
    • Organizer
      第72回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 合成タンパク質コンデンセートによる細胞内分子操作2020

    • Author(s)
      吉川優、生田雅裕、波多野結香、吉井達之、築地真也
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2023-01-30  

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