Idenfication of cell death-inducing signal in reactive oxygen species-induced necrosis

• Project Area: Homeostatic Regulation by Various Types of Cell Death
• Project/Area Number: 17H05498
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 伸一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (20633134)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 細胞死制御化合物 / タンパク質同定 / 活性酸素 / ネクローシス / タンパク質ラベル化 / ラジカル反応 / 細胞死 / タンパク質ラべル化 / 一電子移動

Outline of Annual Research Achievements

本研究では活性酸素種（Reactive Oxygen Species, ROS）が関与するプログラム細胞の誘導機構解明を目指した。近年、様々な計画的ネクローシスの誘導機構が明らかとなりつつあり、その多くがROSの発生を介した機構が提唱されている。しかし、ROSには様々な活性種が存在し、どのようなROS活性種がどのような生体分子との反応を介して細胞死誘導機構が制御されているのかは、現在においても解明が困難である。研究代表者はROS誘導性の細胞死を制御する低分子化合物を用いた以下2つのアプローチにより研究を行った。
1．細胞死抑制活性とタンパク質ラベル化能を併せ持つプローブの合成
2015年度からの新学術領域「ダイイングコード」公募班としての研究課題において、我々は、生体内の一電子移動反応に応答してタンパク質と共有結合を形成（ラベル化）する低分子化合物を見出していた。一電子移動はROS誘導性の細胞死の制御に重要であることから、様々な構造の化合物を合成し、ROS誘導性の細胞死抑制活性とタンパク質ラベル化能を評価した。両活性を併せ持つ化合物を見出した。
２．NET阻害剤の標的分子同定による細胞死制御機構の解明
好中球が感染時にROSを介して核内のクロマチンを細胞外に放出することが近年注目されている。このクロマチン網はneutrophil extracellular traps (NET)と呼ばれ、新たなタイプの細胞死として注目されている。そこで、本新学術領域内の共同研究者が見出したNET阻害剤の標的タンパク質同定を目指した。我々が独自に開発したタンパク質ラベル化技術を応用し、低分子性のNET阻害剤の標的タンパク質候補を同定した。

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

• [Journal Article] Elucidating the mode of action for thiophene-based organic D-π-A sensitizers for use in photodynamic therapy (2019)
  • Author(s): Fuse Shinichiro、Takizawa Miori、Sato Shinichi、Okazaki Shigetoshi、Nakamura Hiroyuki
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Volume: 27 Issue: 2 Pages: 315-321
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2018.12.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] N’-acyl-N-methylphenylenediamine as a novel proximity labeling agent for signal amplification in immunohistochemistry (2019)
  • Author(s): Sato Shinichi、Yoshida Masaki、Hatano Kensuke、Matsumura Masaki、Nakamura Hiroyuki
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Volume: 27 Issue: 6 Pages: 1110-1118
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2019.01.036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development and Application of Catalytic Tyrosine Modification (2018)
  • Author(s): Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Kosuke Nakamura, Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: YAKUGAKU ZASSHI Volume: 138 Issue: 1 Pages: 39-46
  • DOI: 10.1248/yakushi.17-00186-1
  • NAID: 130006300836
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • Year and Date: 2018-01-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 1-Methyl-4-aryl-urazole (MAUra) labels tyrosine in proximity to ruthenium photocatalysts (2018)
  • Author(s): Sato Shinichi、Hatano Kensuke、Tsushima Michihiko、Nakamura Hiroyuki
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 46 Pages: 5871-5874
  • DOI: 10.1039/c8cc02891e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The design, synthesis, and evaluation of organic dithienopyrrole-based D-π-A dyes for use as sensitizers in photodynamic therapy (2018)
  • Author(s): Fuse Shinichiro、Matsumura Keisuke、Takizawa Miori、Sato Shinichi、Nakamura Hiroyuki
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Volume: 28 Issue: 18 Pages: 3099-3104
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2018.07.025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metallacarboranes on the Road to Anticancer Therapies: Cellular Uptake, DNA Interaction, and Biological Evaluation of Cobaltabisdicarbollide [COSAN] (2018)
  • Author(s): Fuentes Isabel、Garcia-Mendiola Tania、Sato Shinichi、Pita Marcos、Nakamura Hiroyuki、Lorenzo Encarnacion、Teixidor Francesc、Marques Fernanda、Vinas Clara
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 24 Issue: 65 Pages: 17239-17254
  • DOI: 10.1002/chem.201803178
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] loso-Dodecaborate-conjugated human serum albumins: preparation and in vivo selective boron delivery to tumor (2018)
  • Author(s): Hiroyuki Nakamura, Shunsuke Kikuchi, Kazuki Kawai, Satomu Ishii, Shinichi Sato
  • Journal Title: Pure Appl. Chem. Volume: 90 Issue: 4 Pages: 745-753
  • DOI: 10.1515/pac-2017-1104
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of Pyrazolofuropyrazine via One-pot SNAr Reaction/Intramolecular C-H Direct Arylation (2018)
  • Author(s): Shinichiro Fuse, Megumi Inaba, Shinichi Sato, Manjusha Joshi, Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: Synthesis Volume: 50 Issue: 07 Pages: 1493-1498
  • DOI: 10.1055/s-0036-1591885
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thiophene‐Based Organic D-π-A Dyes as Potent Sensitizers for Photodynamic Therapy (2017)
  • Author(s): Shinichiro Fuse, Miori Takizawa, Keisuke Matsumura, Shinichi Sato, Shigetoshi Okazaki, Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: Eur. J. Org. Chem Volume: 34 Issue: 34 Pages: 5170-5177
  • DOI: 10.1002/ejoc.201701019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Albumin‐closo‐Dodecaborate Conjugates as Boron Carriers for Neutron‐Capture Therapy by Ru(bpy)3‐Photocatalyzed Modification of Tyrosine (2017)
  • Author(s): Shinichi Sato, Satomu Ishii, Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: Eur. J. Inorg. Volume: 38-39 Issue: 38-39 Pages: 4406-4410
  • DOI: 10.1002/ejic.201700578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective Purification and Chemical Labeling of Target Protein on Ruthenium Photocatalyst-Immobilized Affinity Beads (2017)
  • Author(s): Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 53 Issue: 35 Pages: 4838-4841
  • DOI: 10.1039/c7cc01595j
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アフィニティービーズ表面での局所日本薬学会大139年会的タンパク質ケミカルラベリング法の開発 (2019)
  • Author(s): 〇佐藤伸一、對馬理彦、中村浩之、
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Proximity-dependent labeling on ruthenium photocatalyst-functionalized affinity beads (2019)
  • Author(s): 〇Michihiko Tsushima, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Ru光触媒担持アフィニティービーズを用いた抗体の部位選択的修飾法の開発 (2019)
  • Author(s): 〇中根啓太、對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 中性子捕捉療法を志向した腫瘍アクティブターゲティングのための cyclic RGD ペプチド結合ホウ素化アルブミンの開発 (2019)
  • Author(s): 〇川井一輝、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] チロシン残基ラベル化反応による抗体の相補性決定領域選択的修飾 (2019)
  • Author(s): 〇佐藤伸一、松村雅喜、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] The Development of dual modified albumin with cyclic RGD and maleimide-functionalized closo-dodecaborate as an active tumor targeting boron carrier for neutron capture therapy (2018)
  • Author(s): ○Kazuki Kawai, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura,
  • Organizer: 1st GLowing Polymer Symposium in KANTO
• [Presentation] Tyrosine-Specific Modification by Ruthenium Photocatalysts : Tools for Protein Engineering (2018)
  • Author(s): ○Hiroyuki Nakamura, Shinichi Sato, Michihiko Tsushima
  • Organizer: The 25th International SPACC Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tyrosine Residue-Specific Chemical Modiffication of Target Proteins (2018)
  • Author(s): ○Hiroyuki Nakamura, Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Kensuke Hatano
  • Organizer: The 13th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光線力学療法用有機DπA増感剤の作用機序の解明 (2018)
  • Author(s): 〇布施新一郎、滝沢美織、佐藤伸一、岡崎茂俊、中村浩之
  • Organizer: 第28回日本光線力学学会学術講演会
• [Presentation] ホウ素クラスター化合物の生細胞への吸着および取り込みの誘導ラマンイメージング (2018)
  • Author(s): 〇浅井卓也、劉寒沁、小関泰之、林智広、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: Optics & Photonics Japan 2018
• [Presentation] Development of closo-dodecaborate-containing water-soluble folate derivatives targeting to folate receptor α for boron neutron capture therapy (2018)
  • Author(s): ○Hiroyuki Nakamura, Fumiko Nakagawa, Shangze Wu, Taiki Morita, Shinichi Sato
  • Organizer: 18th International Congress on Neutron Capture Therapy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of cyclic RGD-functionalized maleimide-containing closo-dodecaborate albumin conjugate (MID-AC) as an active tumor targeting boron carrier for neutron capture therapy (2018)
  • Author(s): ○Kazuki Kawai, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: 18th International Congress on Neutron Capture Therapy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イソオキサゾールの光分解を利用したイミダゾリンの合成とタンパク質ラベル化への応用 (2018)
  • Author(s): 〇盛田大輝、佐藤伸一、布施新一郎、中村浩之、
  • Organizer: 日本化学会第8回CSJ化学フェスタ
• [Presentation] DEVELOPMENT AND APPLICATION OF TYROSINE CLICK REACTION (2018)
  • Author(s): ○Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: the ICBS 2018 Annual Conference in Vancouver
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SELECTIVE PURIFICATION AND LABELING OF LIGAND-BINDING PROTEINS ON RUTHENIUM PHOTOCATALYST FUNCTIONALIZED AFFINITY BEAD (2018)
  • Author(s): ○Michihiko Tsushima, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: the ICBS 2018 Annual Conference in Vancouver
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 触媒的タンパク質チロシン残基の化学修飾法の開発と応用 (2018)
  • Author(s): 〇佐藤伸一
  • Organizer: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [Presentation] 光触媒を担持したアフィニティービーズ上におけるタンパク質ラベル化 (2018)
  • Author(s): 〇對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] チロシン残基修飾による抗体の部位特異的修飾 (2018)
  • Author(s): 〇佐藤伸一、松村雅喜、中村浩之
  • Organizer: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 腫瘍アクティブターゲティングを志向した cyclic RGD peptide 結合ホウ素化アルブミンの開発 (2018)
  • Author(s): ○川井一輝、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第15回日本中性子捕捉療法学会
• [Presentation] 溶媒接触度依存的なチロシン残基修飾による抗体の部位選択的機能化 (2018)
  • Author(s): ○佐藤伸一、松村雅喜、中村浩之
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第１３回年会
• [Presentation] Ru 光触媒を担持したアフィニティービーズを用いたリガンド結合タンパク質の網羅的なラベル化 (2018)
  • Author(s): ○對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第１３回年会
• [Presentation] タンパク質夾雑空間解析を可能とする光触媒ー近接標識法の開発 (2018)
  • Author(s): ○中村浩之、佐藤伸一
  • Organizer: 第2回「分子夾雑化学」新学術領域会議
• [Presentation] 中性子捕捉療法のためのアルブミンを基軸としたホウ素送達法の開発 (2018)
  • Author(s): ◯石井里武、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 低酸素誘導因子(HIF-1)を標的としたα―ヘリックス模倣PPI阻害低分子の設計・合成・生物活性評価 (2018)
  • Author(s): ◯植田大樹、佐藤伸一、布施新一郎、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] イソオキサゾールの光分解反応を利用したタンパク質の新規ラベル化法の開発 (2018)
  • Author(s): ◯盛田大輝、佐藤伸一、布施新一郎、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] チロシン残基ラベル化によるタンパク質機能化のための反応条件の検討 (2018)
  • Author(s): ◯松村雅喜、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Ru光触媒を担持したアフィニティービーズ上での標的タンパク質選択的ラベル化 (2018)
  • Author(s): ◯對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] HRP触媒によるチロシン残基ラベル化反応におけるラベル化可能範囲評価法の確立 (2018)
  • Author(s): ◯吉田正輝、羽田野兼資、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Development and Application of Catalytic Protein Labeling Based on Radical Reactions (2018)
  • Author(s): ◯Shinichi Sato
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
  • Invited
• [Presentation] チロシン残基選択的ラベル化反応を利用したPTP活性測定法の開発 (2018)
  • Author(s): ◯藤牧寛城、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Proximity-Dependent Tyrosine Chemical Labeling (2018)
  • Author(s): ○Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Kensuke Hatano, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: International Congress on Pure and Appliwd Chemistry (ICPAC)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Catalystic Labeling of Ligand-Binding Proteins on Ruthenium Photocatalyst-Functionalized Affinity Beads (2018)
  • Author(s): ○Michihiko Tsushima, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: International CLS Forum 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Albumin-based Boron Delivery Systems for Neutron Capture Therapy (2018)
  • Author(s): ○Satomu Ishii, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: International CLS Forum 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photocatalyst-Proximity-Dependent Protein Chemical Labeling (2018)
  • Author(s): ○Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: International CLS Forum 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of boron cluster containing water-soluble folate derivatives for Boron Neutron Capture Therapy (2017)
  • Author(s): ○Fumiko Nakagawa, Hidehisa Kawashima, Saki Kozu, Taiki Morita, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: 9th Young Researchers’ BNCT Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of disulfide-bridged boron cluster maleimide (SSMID) and identification of its conjugation site on albumin (2017)
  • Author(s): ○Satomu Ishii, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
  • Organizer: 9th Young Researchers’ BNCT Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] チロシン修飾反応を利用した新規PTP活性測定法の開発 (2017)
  • Author(s): ○藤牧寛城、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Presentation] ジスルフィド結合をリンカー部位に持つホウ素クラスターマレイミド (SSMID) を用いたアルブミン結合部位の同定 (2017)
  • Author(s): ○石井里武、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第14回日本中性子捕捉療法学会学術大会
• [Presentation] 中性子捕捉療法のためのホウ素クラスター含有水溶性葉酸誘導体の開発 (2017)
  • Author(s): ○中川史子、川島英久、神津咲、盛田大輝、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第14回日本中性子捕捉療法学会学術大会
• [Presentation] HRPによって活性化される新規チロシン残基ラベル化剤の開発と修飾条件の検討 (2017)
  • Author(s): ○松村雅喜、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 触媒的タンパク質ラベル化法の開発と応用 (2017)
  • Author(s): ○佐藤伸一、對馬理彦、羽田野兼資、中村浩之
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] タンパク質チロシン残基の触媒的ラベル化法の開発 (2017)
  • Author(s): ○佐藤伸一
  • Organizer: 有機合成化学協会平成29年度若手研究者のためのセミナー
  • Invited
• [Presentation] ヘム鉄の酸化を駆動力とするタンパク質チロシン残基選択的なラベル化反応 (2017)
  • Author(s): ○佐藤伸一、中村公亮、中村浩之
  • Organizer: 第70回日本酸化ストレス学会学術集会
• [Presentation] アルブミンをキャリアに用いたホウ素デリバリーシステムの構築 (2017)
  • Author(s): ◯中村浩之、佐藤伸一
  • Organizer: 第21回日本がん分子標的治療学会
• [Presentation] タンパク質の精製と機能化を同時に可能とするRu光触媒を担持したアフィニティービーズの開発 (2017)
  • Author(s): ○對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [Presentation] 修飾剤のラジカル寿命制御に基づく触媒的タンパク質ラベル化の反応場制御 (2017)
  • Author(s): ○佐藤伸一、羽田野兼資、對馬理彦、中村浩之
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [Presentation] ジスルフィド結合をリンカー部位に持つホウ素クラスターマレイミド (SSMID) の合成とそのアルブミン修飾部位の同定 (2017)
  • Author(s): ○石井里武、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第73回有合化関東支部シンポジウム
• [Presentation] Ru光触媒固定化アフィニティービーズを用いた標的選択的なタンパク質修飾法の開発 (2017)
  • Author(s): ○對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第73回有合化関東支部シンポジウム
• [Book] ラジカル反応を利用したタンパク質の化学修飾 チロシン残基との共有結合形成反応、化学と工業 (2018)
  • Author(s): 佐藤伸一
  • Total Pages: 2
  • Publisher: 公益社団法人日本化学会
• [Remarks] 東京工業大学 中村・布施研究室ホームページ
  • URL: http://syn.res.titech.ac.jp/
• [Remarks] 中村・布施研究室 ホームページ
  • URL: http://syn.res.titech.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 電気化学的手法による修飾タンパク質の製造方法 (2018)
  • Inventor(s): 佐藤伸一、中村浩之、
  • Industrial Property Rights Holder: 佐藤伸一、中村浩之、
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-124834
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] 蛍光標識抗体又は蛍光断片 (2018)
  • Inventor(s): 佐藤伸一、中村浩之、上田宏
  • Industrial Property Rights Holder: 佐藤伸一、中村浩之、上田宏
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-142089
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] METHOD FOR MEASURING TYROSINE PHOSPHATASE AND TYROSINE KINASE ACTIVITY (2018)
  • Inventor(s): S. Sato, H. Nakamura, H. Nakano
  • Industrial Property Rights Holder: S. Sato, H. Nakamura, H. Nakano
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018
  • Overseas