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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

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems
Project/Area Number 18H04542
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中村 浩之  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30274434)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywordsケミカルラベリング / タンパク質 / ラジカル / 一電子移動反応 / 光有機触媒 / 空間制御 / 有機光触媒
Outline of Annual Research Achievements

平成31年度は細胞内でのPPI解析を可能にするタンパク質ラベル化法の開発を行った。本研究では、タンパク質と共有結合を形成するラベル化剤のラジカル特性の制御が鍵となる。PPI解析を可能にするラベル化剤に求められる性能として、有機光触媒でラジカル化できること、触媒周辺数十nmでのラベル化が可能なことが求められる。すでに、APEX法でも使用されるtyramide以外にも、細胞外のモデル実験の系で、tyramideのラベル化効率を上回る数種類のラベル化剤を見出しており、それぞれのラジカル活性種は異なるラベル化有効距離を持つことも示唆されている。
まず、我々が開発したラベル化剤MAUraをはじめN-Methylluminol誘導体にビオチンを結合させた分子をそれぞれ合成した。次に、リガンドに結合する複数の標的タンパク質を網羅的に修飾する手法を開発した。本手法を用いて糖鎖リガンド・レクチンに結合する複数のタンパク質を修飾、二次元電気泳動による解析を行ったところ、複数の標的タンパク質を一挙にラベル化することに成功した。これらのラベル化タンパク質のうち、既知のPPIパートナーのラベル化の検証はウエスタンブロットで確認し、未知のものについては酵素消化後、質量分析による網羅的解析を行ったところ、細胞内に非常に低い濃度で発現しているgalectin-1およびgalectin-3を同定することに成功した。このように、レクチンと非常に弱い親和力(Kd = ~10*3)を持つタンパク質を同定できる技術を構築できたことは非常に高く評価されている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Utilization of Single Electron Transfer Reaction in Protein Chemical Labeling2019

    • Author(s)
      Sato Shinichi、Tsushima Michihiko、Nakamura Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan

      Volume: 77 Issue: 5 Pages: 463-471

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.77.463

    • NAID

      130007644985

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • Year and Date
      2019-05-01
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] N’-acyl-N-methylphenylenediamine as a novel proximity labeling agent for signal amplification in immunohistochemistry2019

    • 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

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure-based drug design of novel carborane-containing nicotinamide phosphoribosyltransferase inhibitors2019

    • Author(s)
      Asawa Yasunobu、Katsuragi Kiyotaka、Sato Akira、Yoshimori Atsushi、Tanuma Sei-ichi、Nakamura Hiroyuki
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      Volume: 27 Issue: 13 Pages: 2832-2844

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2019.05.013

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalyst-proximity protein chemical labelling on affinity beads targeting endogenous lectins2019

    • Author(s)
      Tsushima Michihiko、Sato Shinichi、Niwa Tatsuya、Taguchi Hideki、Nakamura Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 55 Issue: 88 Pages: 13275-13278

    • DOI

      10.1039/c9cc05231c

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein Chemical Labeling Using Biomimetic Radical Chemistry2019

    • Author(s)
      Sato、Nakamura
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 24 Issue: 21 Pages: 3980-3980

    • DOI

      10.3390/molecules24213980

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 1-Methyl-4-aryl-urazole (MAUra) labels tyrosine in proximity to ruthenium photocatalysts2018

    • 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

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Target-protein-selective inactivation and labelling using an oxidative catalyst2018

    • Author(s)
      Sato Shinichi、Tsushima Michihiko、Nakamura Hiroyuki
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 16 Issue: 34 Pages: 6168-6179

    • DOI

      10.1039/c8ob01484a

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] チロシン残基ラベル化における触媒的手法と電気化学的手法の比較2020

    • Author(s)
      佐藤伸一、中村浩之
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] Protein Engineering Using Chemical Labeling Technology2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      ICMDA&ICCFE 2019
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [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)
      中根啓太、對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
    • Organizer
      第77回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru光触媒近傍で起こる一電子移動反応を利用した標的タンパク質のケミカルラベリング2019

    • Author(s)
      對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
    • Organizer
      第115回有機合成シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アフィニティービーズ上での触媒近接標識のためのラベル化剤開発2019

    • 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14回年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru光触媒担持アフィニティービーズを用いた抗体のFc領域選択的修飾法の開発2019

    • Author(s)
      中根啓太、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14回年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Protein Engineering Using Tyrosine-Specific Chemical Labeling Technology2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura, Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Keita Nakane
    • Organizer
      11th Workshop on Organic Chemistry for Junior Chemists(WOCJC-11)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 反応有機化学から生命分子夾雑科学へ2019

    • Author(s)
      中村浩之
    • Organizer
      第30回記念 万有仙台シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Protein Engineering Using Chemical Labeling Technology2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      Emerging Trends in Chemistry 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tyrosine-Specific Protein Chemical Labeling2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      ICPAC Yangon 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ru光触媒担持アフィニティービーズを駆使した抗体のFc領域選択的化学修飾の開発2019

    • Author(s)
      中根啓太、對馬理彦、佐藤伸一、中村浩之
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocatalyst-Proximity-Dependent Protein Chemical Modification2019

    • Author(s)
      Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Keita Nakane, Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      the 14th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 標的タンパク質の部位選択的ラベル化を志向した光触媒担持ビーズ上での近接ラベル化法の開発2019

    • Author(s)
      對馬理彦、中根啓太、佐藤伸一、中村浩之
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Site-selective Protein Chemical Modification Using Tyrosine Click Reaction2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      The 20th General Assembly of the Federation of Asian Chemical Societies
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Proximity-dependent labeling on ruthenium photocatalyst-functionalized affinity beads2019

    • Author(s)
      Michihiko Tsushima, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アフィニティービーズ表面での局所的タンパク質ケミカルラベリング法の開発2019

    • Author(s)
      佐藤伸一、對馬理彦、中村浩之
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
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      2018 Annual Research Report
  • [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回新学術領域会議
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      2018 Annual Research Report
  • [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
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      2018 Annual Research Report
  • [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)
      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
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] SELECTIVE PURIFICATION AND LABELING OF LIGAND-BINDING PROTEINS ON RUTHENIUM PHOTOCATALYST FUNCTIONALIZED AFFINITY BEAD2018

    • Author(s)
      Michihiko Tsushima, Shinichi Sato, Hiroyuki Nakamura
    • Organizer
      the ICBS 2018 Annual Conference
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tyrosine Residue-Specific Chemical Modiffication of Target Proteins2018

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura, Shinichi Sato, Michihiko Tsushima, Kensuke Hatano
    • Organizer
      The 13th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (ICCEOCA-13)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tyrosine-Specific Modification by Ruthenium Photocatalysts : Tools for Protein Engineering2018

    • Author(s)
      Hiroyuki Nakamura, Shinichi Sato, and Michihiko Tsuchima
    • Organizer
      The 25th International SPACC Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Cutting-Edge Organic Synthesis and Chemical Biology of Bioactive Molecules2019

    • Author(s)
      Y. Kobayashi
    • Total Pages
      355
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [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
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 蛍光標識抗体又は抗体断片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
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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