Screening for small molecule competitors of the phosphorylated substrates of beta-TrCP and their application for the induction of targeted protein degradation
Publicly Offered Research
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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| Project/Area Number |
21H00295
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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 | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
渡邉 信元 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 嘱託職員 (90221689)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (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 | ユビキチン化 / 小分子探索 / タンパク質分解 / タンパク質間相互作用 / タンパク質リン酸化 / Fボックスタンパク質 / 蛍光タンパク質 / ユビキチン |
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| Outline of Research at the Start |
β-TrCP(β-Transducin repeat Containing Protein)は、SCF型E3ユビキチン化酵素の基質認識サブユニットF-BOXタンパク質のひとつである。本研究計画では、β-TrCPの基質への結合に拮抗する小分子リガンドを見出し、標的タンパク質をプロテアソーム依存分解させるシステムを構築する研究を提案する。分解させたいタンパク質として、白血病の原因遺伝子産物Bcr-Abl、その特異的リガンドとしてGleevec (imatinib)を選び、β-TrCPリガンドとの結合キメラ化合物を合成し、ユビキチン化を利用した細胞内タンパク質分解誘導系の有効性を証明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究で得られたβ-TrCP阻害物質について、その類縁体の解析を進めた。試験管内のリン酸化ペプチドへの結合、ユビキチン化活性に対する影響をみるふたつのアッセイによって絞り込んだ物質が細胞内で機能できる事を、β-TrCP複合体によるユビキチン化を介した細胞でのβカテニンの分解、IκBの分解への影響を解析することで行った。これらの解析によりさらに強い結合能を有する小分子を3種取得した。しかしながらその阻害活性は期待ほど強くはなくPROTAC化合物の合成に進めるには不十分であると判断した。化合物のβ-TrCPとの相互作用をin silico解析を行い、化合物とβ-TrCPの間の水素結合形成が阻害活性に重要であることを見出した。これらについての論文発表を行うことを進め投稿中である。
一方、その過剰発現ががん化およびがん細胞の増殖維持を誘導することが知られる c-Mycがん遺伝子に着目し、そのユビキチン化依存分解誘導系の構築も目指した。具体的にはすでに構築しているc-Myc活性を細胞内で解析できる系を用い、細胞内でc-Myc活性を阻害出来る物質探索を継続した。これまでの化合物ライブラリーおよび微生物二次代謝物の解析ですでにいくつかのヒット化合物を得ていたが、これらの中から、antimycin Aがc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。また活性のある微生物二次代謝物からの活性物質精製も進めss49という物質もc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。どちらの物質もミトコンドリアの酵素を阻害することで障害を与え活性酸素種(ROS)を発生させ、ROSがc-Mycをリン酸化する酵素であるGSK3を活性化することでc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。これらについても論文発表を行うことを進め投稿中である。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(27 results)
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[Presentation] High-throughput screening identified antimycin A as an accelerator of ubiquitin-proteasome dependent degradation of c-Myc protein.2022
Author(s)
Liu, Z., Sanada, E., Ishikawa, K., Semba, K., Osada, H., Watanabe, N.
Organizer
The International Symposium in Tokyo 2022, “Ubiquitin New Frontier from Neo-Biology to Targeted Protein Degradation”
Related Report
Int'l Joint Research
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