天然物を模倣した新規多環状Nアルキルペプチドの合理的設計と探索および機能解析

Research Project

Project/Area Number	23KJ1038
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	国内
Review Section	Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
Research Institution	University of Yamanashi
Principal Investigator	冨士大輔山梨大学, 医工農学総合教育部, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2023-04-25 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000) Fiscal Year 2025: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	多環状ペプチド / Nアルキルペプチド / PUREシステム / 遺伝暗号拡張技術 / in vitro virus / mRNAディスプレイ / SELEX / Directed evolution
Outline of Research at the Start	in vitro virus（mRNAディスプレイ）法と、遺伝暗号拡張技術と、大腸菌由来の再構成型のin vitro転写・翻訳共役システム(Protein synthesis Using Recombinant Elememts system, PURE system)とを用いて調製した数兆種類のライブラリーからの分子進化工学的スクリーニング（Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment、SELEX）法を用いて、天然物を模倣した新規多環状Nアルキルペプチドの合理的設計と探索および機能解析を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	天然物を模倣した新規多環状Nアルキルペプチドの合理的設計と探索および機能解析を目指して、まず、合理的設計に基づく多環状ペプチドの探索および機能解析を試みた。具体的には、大腸菌由来の再構成型のin vitro転写・翻訳共役システム（Protein synthesis Using Recombinant Elements system, PUREシステム）と遺伝暗号拡張技術（genetic code expansion）とin vitro virus (mRNAディスプレイ）法を用いて調製した数兆種類の多環状ペプチドのDNAコード化ライブラリー（DEL）からの分子進化工学的スクリーニング（Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment、SELEX）を行い、NGS解析を行なった。その結果、がんや自己免疫疾患、脂質異常症、アレルギー性疾患等に関わる創薬標的タンパク質に対する完全新規の多環状ペプチドを複数同定することに成功した。また、同定した新規多環状ペプチドが、標的タンパク質間相互作用を阻害すること、標的タンパク質発現細胞内のリン酸化シグナルをアンタゴナイズすること、標的タンパク質発現細胞のリガンドタンパク質依存的な細胞増殖を阻害することも発見した。更に、同定した多環状ペプチドの二量体が、標的タンパク質二量体化依存的に増殖するヒトiPS細胞の未分化維持増殖を促すアゴニスト活性を有することも発見した。本研究成果は、日本薬学会第144年会で成果発表を行なっている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 大腸菌由来の再構成型のin vitro転写・翻訳共役システム（Protein synthesis Using Recombinant Elements system, PUREシステム）と遺伝暗号拡張技術（genetic code expansion）とin vitro virus (mRNAディスプレイ)法を用いて調製した数兆種類の多環状ペプチドライブラリーからの分子進化工学的スクリーニング（SELEX）を行い、NGS解析を行なった結果、新規の多環状ペプチドを同定することに成功し、同定した新規多環状ペプチドが、標的タンパク質間相互作用を阻害すること、標的タンパク質発現細胞内のリン酸化シグナルをアンタゴナイズすること、標的タンパク質発現細胞のリガンド依存的な細胞増殖を阻害することも発見したため。更に、同定した多環状ペプチドの二量体が、標的タンパク質二量体化依存的に増殖するヒトiPS細胞の未分化維持増殖を促すアゴニスト活性を有することも発見したため。そして、本研究成果を、日本薬学会第144年会で成果発表を行なったため。
Strategy for Future Research Activity	天然物を模倣した新規多環状Nアルキルペプチドの合理的設計と探索および機能解析を目指して、大腸菌由来の再構成型のin vitro転写・翻訳共役システム（Protein synthesis Using Recombinant Elements system, PUREシステム）と遺伝暗号拡張技術（genetic code expansion）とin vitro virus (mRNAディスプレイ）法を用いて調製した数兆種類の多環状ペプチドライブラリーからの分子進化工学的スクリーニング（SELEX）を行い、NGS解析を行なった結果、新規の多環状ペプチドを同定することに成功した。また、同定した新規多環状ペプチドが、標的タンパク質間相互作用を阻害すること、標的タンパク質発現細胞内のリン酸化シグナルをアンタゴナイズすること、標的タンパク質発現細胞のリガンド依存的な細胞増殖を阻害することも発見した。更に、同定した多環状ペプチドの二量体が、標的タンパク質二量体化依存的に増殖するヒトiPS細胞の未分化維持増殖を促すアゴニスト活性を有することも発見した。そこで今後は、天然物を模倣した新規多環状Nアルキルペプチドの合理的設計と探索および機能解析を目指して、合理的設計に基づく多環状Nアルキルペプチドの探索および機能解析を試みていく予定である。