核酸高次構造を反応場とするユビキチンプロテアソーム誘導分子の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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| Project/Area Number |
21H00275
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
寺 正行 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10643512)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | グアニン四重鎖 / ユビキチン / クリック反応 / ポリオキサゾール / ヌクレオプロテイン / PROTAC |
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| Outline of Research at the Start |
核酸高次構造の一つ、グアニン四重鎖（G4）に結合したタンパク質に対して、ユビキチンリガーゼによるポリユビキチン化を誘導するキメラ分子（G4-PROTAC）を創製する。G4はゲノムやRNAのグアニンリッチ配列でしばしば形成され、タンパク質との相互作用を通じて転写や翻訳を制御する。G4は動的に形成される構造であるため、細胞内におけるG4-タンパク質相互作用解析は困難である。一方、ユビキチンリガーゼは標的タンパク質をポリユビキチン化することで、プロテアソーム分解へと誘導する。そこで、G4-PROTACを合成し、G4結合タンパク質がG4と結合した時のみユビキチン化されるシステムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
異種生体分子を介したユビキチンリガーゼの連結分子の合成と評価法の開発
核酸高次構造に結合する天然有機化合物（テロメスタチン）アナログであるOTD分子に対して、種々のリンカーを介してユビキチンリガンドを連結し、系統的な連結分子群を収束的に合成した。これら合成した化合物について、分子レベルで核酸構造-ユビキチンリガーゼ間の複合体形成を、試験管レベルで迅速かつ定量的に測定を行うことを目的に、FRET原理に基づく定量的検出システムを開発した。本手法により、一般的な蛍光プレートリーダーを用いるのみで、核酸構造とユビキチンリガーゼが連結し得るかを評価し、OTD連結分子がPROTACとして機能し得ることを見出すことに成功した。本手法により、核酸構造特異的に結合するヌクレオタンパク質のユビキチン化が可能となる。
核酸分子の高速in situ連結を可能とする新規クリック試薬の開発
PROTAC分子の設計において、標的分子のリガンドとユビキチンリガーゼリガンドをスペーサーで連結する必要があるため、分子の巨大化が問題となっている。そこで、それぞれのリガンドが連結した後で、生体直交的かつ高速に連結できるクリック反応試薬を開発した。開発したクリック反応試薬は、標的となる核酸分子への親和性を向上させることで、通常のクリック反応に比べて1万倍以上の反応加速効果を有することを見出した。一方、クリック反応の反応点の化学安定性を維持することで、細胞内において問題となる副反応を回避することに成功した。（Bioconjug Chem 2023; Chem Commun 2023）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度予定したPROTAC分子について、系統的な合成法を確立することができた。さらに、合成化合物類の定量的評価方も確立することができた。これらの成果から、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
特異的G4-PROTAC、in situ G4-PROTACの分子設計
G4-PROTACのコンセプト一般化と創薬リードへの応用を目指すには特異性、すなわち標的のG4にのみG4-PROTACを作用させることを実現しなければならない。これまで、G4の折り畳まれ方の違い（トポロジー）を認識し分けるG4リガンドを開発している。この研究基盤を発展させ、G4リガンドに側鎖を導入し、近傍の配列、折り畳み方の違いを認識し分ける化合物を合成し、ユビキチンリガーゼリガンドとの連結分子を合成する。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
