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リン酸化酵素の活性・阻害に影響を与える細胞内分子夾雑環境の理解と創薬応用

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems
Project/Area Number 18H04568
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionShinshu University (2019)
Institute of Physical and Chemical Research (2018)

Principal Investigator

喜井 勲  信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (80401561)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsリン酸化酵素 / DYRK1A / フォールディング / 阻害剤 / 低分子化合物 / 準安定状態 / 細胞内 / 品質管理機構 / 核 / Phase separation / 遷移状態 / FINDY / 活性ドメイン / 熱力学安定性 / シャペロン / in vitro翻訳
Outline of Annual Research Achievements

2019年度は、分子夾雑環境におけるリン酸化酵素DYRK1Aフォールディング中間体の活性調節機構について以下の研究成果を得た。(1)細胞内の分子夾雑環境下における分子内自己リン酸化依存的なフォールディング品質管理機構の網羅的同定を目的として、分子内自己リン酸化の前後でDYRK1Aに対して結合の変化するタンパク質群を網羅的かつ定量的に同定した。これらに対してバイオインフォマティックスによる解析を実施し、その品質管理機構の中心的な役割を担う分子群の同定に成功した。具体的には、リン酸化依存的ペプチドに結合する14-3-3群、また分子シャペロンタンパク質群である。加えて、ユビキチン化酵素の結合変化は想定していたものの、興味深いことに脱ユビキチン酵素群も変化する群として検出された。品質管理として、ユビキチン化のみならず、脱ユビキチン化による調整を受けていることが判明し、その複雑性が明らかとなった。これらの実験結果については、定量的解析及び大規模インタラクトーム解析を実施しており、取りまとめ論文として発表する。(2)リン酸化酵素DYRK1Aの熱変性過程に出現する構造に、フォールディング中間体特異的阻害剤FINDYが結合することを見出した。さらに、この結合はその後の冷却により安定に単離することができることを発見した。この発見は、フォールディング中間体の構造解析を可能とすると期待される。そのため、今後はこの技術を応用し、フォールディング中間体を試験管内で擬似的に作り出し、それへの阻害剤の作用を評価する技術の確立を目指す。本技術については特許出願予定である。(3)上述の技術に対して、分子夾雑環境が与える影響を解析した。まずフォールディングに対しては、PEGなどのポリマーや細胞内タンパク質の添加は、折りたたみを安定化する働きがあることが判明し、阻害剤の作用に対して環境依存性があることがわかった。

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

    (9 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A facile preparation of functional cycloalkynes via an azide-to-cycloalkyne switching approach2019

    • Author(s)
      Yoshida Suguru、Kuribara Tomoko、Ito Harumi、Meguro Tomohiro、Nishiyama Yoshitake、Karaki Fumika、Hatakeyama Yasutomo、Koike Yuka、Kii Isao、Hosoya Takamitsu
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 55 Issue: 24 Pages: 3556-3559

    • DOI

      10.1039/c9cc01113g

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Staudinger reaction using 2,6-dichlorophenyl azide derivatives for robust aza-ylide formation applicable to bioconjugation in living cells2018

    • Author(s)
      Meguro Tomohiro、Terashima Norikazu、Ito Harumi、Koike Yuka、Kii Isao、Yoshida Suguru、Hosoya Takamitsu
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 54 Issue: 57 Pages: 7904-7907

    • DOI

      10.1039/c8cc00179k

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] リン酸化酵素のフォールディング中間体を標的とした創薬研究2020

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      2nd WPI-NanoLSI Special Seminar -Frontiers in Chem-Bio-
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リン酸化酵素のフォールディング中間体を標的とした創薬研究2019

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      新学術領域「分子夾雑の生命化学」第2回 関東地区シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] リン酸化酵素のフォールディング中間体を標的とした創薬研究2019

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      第8回生命科学阿波おどりシンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リン酸化酵素のフォールディング中間体を標的とした創薬研究2019

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      水無月セミナー@大阪大学蛋白質研究所
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リン酸化酵素フォールディング中間体を標的とした創薬研究2018

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      新学術領域「中分子戦略」「分子夾雑化学」ジョイントシンポジウム・第21回生命化学研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] An alternative strategy to develop a selective kinase inhibitor2018

    • Author(s)
      喜井 勲
    • Organizer
      京都大学特別学術セミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://ikii80.wixsite.com/drugtarget

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-03-04  

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