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Creation of light-switchable protein degradation system

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier research of chemical communications
Project/Area Number 18H04605
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

小和田 俊行  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40584397)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsタンパク質分解 / タグタンパク質 / フォトクロミック分子
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,細胞内タンパク質の分解を誘導する光応答性小分子を開発し,光照射のタイミングと照射光波長によって,標的タンパク質の分解誘導の停止・開始や分解誘導の程度を制御する技術開発を目指している.
ユビキチン化を介したタンパク質分解を誘導するために,E3リガーゼ複合体を形成するタンパク質であるセレブロンとFK506結合タンパク質変異体(FKBP12(F36V))とを連結可能な光応答性小分子を前年度までに開発した.当該年度は,培養細胞に蛍光タンパク質との融合タンパク質FKBP12(F36V)-EGFPを発現させ,合成した分解誘導剤を添加し,蛍光顕微鏡観察とウエスタンブロッティング解析によりFKBP12(F36V)の分解誘導が引き起こされるかを検証した.その結果,蛍光顕微鏡によるタイムラプスイメージングでは,蛍光シグナルの経時的な変化を定量したが,顕著な減少は見られなかった.一方,ウエスタンブロッティング解析では,分解誘導剤の添加により,濃度依存的に分解誘導が引き起こされているような結果が得られた.しかしながら,その変化量は実験ごとの誤差が大きく,確信を得るには至らなかった.この原因として,トランスフェクションによるFKBP12(F36V)-EGFPの一過性発現では細胞内タンパク質量が実験ごとに一定ではない,ということが考えられた.そこで,HEK293細胞を用いてFKBP12(F36V)-EGFPの安定発現株を作製した.今後,作製した細胞株を用いることでタンパク質分解の光誘導法の確立が期待される.

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

    (27 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Light-wavelength-based Quantitative Control of Dihydrofolate Reductase Activity Using Photochromic Isostere of Inhibitor2019

    • Author(s)
      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Journal Title

      ChemBioChem

      Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 1382-1386

    • DOI

      10.1002/cbic.201800816

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Quantitative imaging analysis of labile Zn2+ in intracellular organelles via the development of hybrid fluorescent probe2020

    • Author(s)
      劉 熔, 小和田俊行, 渡邊朝美, 松井俊高, 水上 進
    • Organizer
      理学・生命科学研究科合同シンポジウム 2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 光応答性タンパク質ラベル化リガンドの開発2020

    • Author(s)
      間下 貴斗, 小和田 俊行, SARKAR Himadri S., 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantitative Mapping of Cellular Labile Zn2+ via Development of Hybrid Fluorescent Probes2020

    • Author(s)
      劉 熔, 小和田 俊行, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞機能を解き明かす機能性小分子蛍光プローブの合成2019

    • Author(s)
      小和田俊行
    • Organizer
      第8回化学フロンティア研究会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Design and synthesis of functional small-molecule probes for fluorescence imaging2019

    • Author(s)
      Toshiyuki Kowada
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Bioimaging
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 細胞内オルガネラにおける遊離亜鉛濃度解析を目指した小分子蛍光プローブの開発2019

    • Author(s)
      小和田俊行
    • Organizer
      新学術領域研究「化学コミュニケーションのフロンティア」第4回若手シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Quantitative analysis of free zinc ion concentration in living cells using novel targetable fluorescent probe2019

    • Author(s)
      Tomomi Watanabe, Toshiyuki Kowada, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of photoswitchable compounds that selectively bind to Escherichia coli dihydrofolate reductase2019

    • Author(s)
      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Fluorescent Probes for Visualization and Quantification of Zn2+ in Organelles2019

    • Author(s)
      Rong Liu, Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of photochromic ligands that enable photoreversible protein labeling2019

    • Author(s)
      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Chemical Biology and Physiology Conference 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of fluorescent probes for visualization and quantitative analysis of free zinc ion in intracellular organelles2019

    • Author(s)
      Toshiyuki Kowada, Tomomi Watanabe, Rong Liu, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Chemical Biology and Physiology Conference 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光可逆的な蛋白質ラベル化技術を指向した機能性小分子の開発2019

    • Author(s)
      間下貴斗,小和田俊行,高橋泰人,松井敏高,水上 進
    • Organizer
      生体機能関連化学部会若手の会 第31回サマースクール
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞内小器官における亜鉛イオン濃度解析のための蛍光プローブの開発2019

    • Author(s)
      小和田 俊行, 劉 熔, 渡邊 朝美, 松井 敏高, 水上 進
    • 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] 光可逆的蛋白質ラベル化を可能とする生体直交性リガンドの開発2019

    • Author(s)
      間下 貴斗, 小和田 俊行, 高橋 泰人, 松井 敏高, 水上 進
    • 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] 光活性化型タンパク質ラベル化技術を用いた生体分子の局在制御2019

    • Author(s)
      鈴木 理志, 小和田 俊行, 荒井 啓介, 吉村 彰真, 松井 敏高, 菊地 和也, 水上 進
    • 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] Development of light-switchable protein-protein interaction system for protein degradation2019

    • Author(s)
      Toshiyuki Kowada, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Chemical Communication (ISCC2019)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蛋白質ラベル化技術を利用した蛋白質二量体化の光制御2019

    • Author(s)
      小和田俊行, 荒井啓介, 吉村彰真, 松井敏高, 菊地和也, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] タンパク質への結合を可逆的に光制御可能なメトトレキセート誘導体の開発2019

    • Author(s)
      間下貴斗, 小和田俊行, 高橋泰人, 松井敏高, 水上 進
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体機能解析に供する機能性小分子の開発と蛍光イメージング2018

    • Author(s)
      小和田 俊行
    • Organizer
      平成30年度東日本分析化学若手交流会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 可逆的光応答性薬剤の開発2018

    • Author(s)
      間下貴斗, 小和田俊行, 高橋泰人, 松井敏高, 水上 進
    • Organizer
      第29回 万有仙台シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photo-switchable Dihydrofolate Reductase (DHFR) Inhibitor2018

    • Author(s)
      Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hiroto Takahashi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光でタンパク質への結合を可逆的に制御可能なリガンドの開発2018

    • Author(s)
      間下貴斗, 小和田俊行, 高橋泰人, 松井敏高, 水上 進
    • Organizer
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Book] イメージングの選び方・使い方100+(原田 慶恵、永井 健治/編)2018

    • Author(s)
      小和田 俊行・水上 進(分担:第9章)
    • Total Pages
      236
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103756
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 水上研究室 | 東北大学多元物質科学研究所

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

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      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学多元物質科学研究所 細胞機能分子化学研究分野(水上研究室)

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光応答性化合物2018

    • Inventor(s)
      水上 進、間下貴斗、小和田俊行、松井敏高
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東北大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-165991
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

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

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