薬剤標的同定の為のプロテオミクス的プロファイリング法の改良と利用

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 24102536
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 室井 誠 独立行政法人理化学研究所, 長田抗生物質研究室, 専任研究員 (30261168)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 標的同定 / プロテオーム / プロファイリング / 作用解析 / ChemProteoBase / ケミカルバイオロジー / プロテオミクス / 標的分子同定 / 天然物 / 生理活性物質

Research Abstract

薬剤の標的分子を明らかにすることは、容易ではない。我々は、細胞が薬剤に応答して変化するプロテオームのパターンを比較する事によって、新規薬剤の標的を推測するシステム、ケモプロテオベース(ChemProteoBase)を構築してきた。ChemProteoBaseでは２次元電気泳動上の296スポットをもとに薬剤の標的を推測するが、それらスポットの同定情報を利用することによってより高精度の迅速な推測システムに改良し、活用することを目的として研究を行った。1.予測精度を向上する為には、データベースの拡張が必須である。昨年に引き続き作用既知の薬剤の解析を行ない、データを登録することによってデータベースの拡張をはかった。2. ChemProteoBaseの296スポットを用いて比較を行うが、未同定のスポットの同定を試みた。MALDI-TOFをもちいたペプチドマスフィンガープリンチング法に加え、LC-MS/MSを用いた解析を行い、90%以上のスポット同定が完了した。3.同定情報をデータベースに組み込み薬剤によって特徴的な増減のあったスポットと同定情報を対応させるシステムを作成した。また、296スポット以外の薬剤に特徴的なスポットをデータベースに格納するシステムも作成した。4. データベースのマイニングツールとして、化合物の類似度をランキング形式で示すプログラムや、特定のスポットを薬剤間で比較するプログラムを作成して、解析の迅速性を高めた。5.同定情報や、作成した解析プログラムを利用して、新規化合物の解析を行った。糸状菌より単離された新規薬剤ピロリジラクトンを解析して、最も可能性の高い標的としてプロテアソームを予測した。精製プロテアソームを用いてピロリジラクトンの阻害活性が確認され、本解析系の標的推測精度が高くなったことが示唆された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Terpendole E and its derivative inhibit STLC - and GSK-1-resistant Eg5 (2014)
  • Author(s): Tarui Y, Chinen T, Nagumo Y, Motoyama T, Hayashi T, Hirota H, Muroi M, Ishii Y, Kondo H, Osada H, Usui T.
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: (In press) Issue: 7 Pages: 934-938
  • DOI: 10.1002/cbic.201300808
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a molecular target of a novel fungal metabolite, pyrrolizilactone, by phenotypic profiling systems. (2013)
  • Author(s): Futamura Y, Kawatani M, Muroi M, Aono H, Nogawa T, Osada H,
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: 14 Issue: 18 Pages: 2456-2463
  • DOI: 10.1002/cbic.201300499
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Target identification of small molecules based on chemical biology approaches. (2013)
  • Author(s): Yushi Futamura、他
  • Journal Title: Mol Biosyst Volume: 9 Issue: 5 Pages: 897-914
  • DOI: 10.1039/c2mb25468a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protuboxepin A, a marine fungal metabolite, inducing metaphase arrest and chromosomal misalignment in tumor cells. (2012)
  • Author(s): Y. Asami, J. H. Jang, N. K. Soung, L. He, D. O. Moon, J. W. Kim, H. Oh, M. Muroi, H. Osada, B. Y. Kim and J. S. Ahn
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Volume: 20 Issue: 12 Pages: 3799-3806
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2012.04.039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphobase, an encyclopedic cell morphology database, and its use for drug target identification. (2011)
  • Author(s): Futamura, Y., et al.
  • Journal Title: Chem Biol. Volume: 19 Issue: 12 Pages: 1620-1630
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2012.10.014
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ChemProteoBaseによるcollismycin Aの作用機作解析 (2014)
  • Author(s): 室井 誠, 近藤 久恵, 平田 泰子, 井上 尭, 川谷 誠, 長田 裕之
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 神奈川県、明治大学 生田キャンパス
• [Presentation] Proteobaseを用いた新規プロテアソーム阻害剤ピロリジラクトンの標的同定 (2013)
  • Author(s): 室井 誠、近藤 久恵、平田 泰子、青野 晴美、川谷 誠、野川 俊彦、長田 裕之
  • Organizer: 日本農芸化学会２０１３年度大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2013-03-24
• [Presentation] プロテオミクス的プロファイリング法による新規化合物ピロリジラクトンの標的同定予測 (2013)
  • Author(s): 2013年 5月28日～29日, 室井 誠、川谷 誠、 野川 俊彦、 長田 裕之
  • Organizer: 天然物ケミカルバイオロジー ～分子標的と活性制御～ 第４回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 茨城県、つくば市 つくば国際会議場
• [Presentation] 2D gel electrophoresis-based proteomic profiling approach to predict targets of bioactive small molecules (ProteoBase) (2013)
  • Author(s): Muroi M., Kawatani M., Osada H.
  • Organizer: 2nd Symposium of the RIKEN-Max Planck Joint Research Center
  • Place of Presentation: RIKEN, Wako, Saitama, Japan
• [Presentation] Identification of molecular target of pyrrolizilactone by ChemProteoBase. (2013)
  • Author(s): Muroi M, Futamura Y, Kawatani M, Nogawa T, Osada H, 2013 Oct
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity,.
  • Place of Presentation: PACIFICO YOKOHAMA, Yokohama, Japan
• [Presentation] Proteome-based profiling approach to predict targets of bioactive small molecules using two-dimensional fluorescence differential gel electrophoresis (2D-DIGE) (2012)
  • Author(s): M. Muroi and H. Osada
  • Organizer: The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of Bioactivity.
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2012-10-31
• [Presentation] 薬剤標的同定の為のプロテオミクス的プロファイリング法 (2012)
  • Author(s): 室井 誠、長田 裕之
  • Organizer: 新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー～分子標的と活性制御～」 第2回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-06-17
• [Remarks] ChemProteoBase
  • URL: http://www.npd.riken.jp/csrs/xtra/ProteomePage/