リガンド結合型光触媒を用いた生体内標的タンパクノックダウン法の開発

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 26102721
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中村 浩之 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (30274434)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 有機化学 / 生体機能利用 / 生体分子

Outline of Annual Research Achievements

26年度の研究成果において、生体環境調和性の高い光触媒、Ru(bpy)3で一電子酸化反応を誘起することによってペプチドやタンパク質が分解すること、ペプチド分解にはアミノ酸配列に依存性があることを見出した。そこで、平成27年度にかけて、細胞内に送達されて機能するタンパク質分解光触媒を開発すべく、標的へのリガンドを連結した触媒の合成、細胞内標的タンパク質の発現量変化の解析を行った。
標的タンパク質として、上皮細胞増殖因子チロシンキナーゼ(EGFR-TK)を選択し、そのリガンドとしてアニリノキナゾリン骨格を有するイレッサを選択し、イレッサにRu(boy)3を結合させたリガンド結合型光触媒を分子設計し、その合成に成功した。この光触媒を用いて、EGFR-TKに対する標的タンパク質ノックダウン実験を行った。N,N-dimethylamino-N’-acyl phenylenediamine（TRT）の非存在下では、リガンド連結型のRu(bpy)3光触媒は一重項酸素の生成による酸化的なタンパク質ノックダウンを誘導することを見出した。一方で、同化合物存在下では、その反応は抑制されつつ、チロシン残基上でのタンパク質ラベル化反応が進行した。また、細胞内のタンパク質を標的にした実験系においても、標的のタンパク質ノックダウンとラベル化反応を外部刺激により制御できることが分かった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] KRIBB(韓国)
• [Journal Article] Hypoxia-inducible factor (HIF) inhibitors: a patent survey (2011-2015) (2016)
  • Author(s): H. S. Ban, Y. Uto, M. Won, H. Nakamura
  • Journal Title: Exp. Opin. Ther. Pat. Volume: 26 Pages: 309-322
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tyrosine-Specific Chemical Modification with in situ Hemin-Activated Luminol Derivatives (2015)
  • Author(s): Sato S., Nakamura K., Nakamura H.
  • Journal Title: ACS Chem. Biol. Volume: 10 Issue: 11 Pages: 2633-2640
  • DOI: 10.1021/acschembio.5b00440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methyl 3‐((6-Methoxy-1,4-dihydroindeno[1,2‐c]pyrazol-3-yl)amino)benzoate (GN39482) as a Tubulin Polymerization Inhibitor Identified by MorphoBase and ChemProteoBase Profiling Methods (2015)
  • Author(s): Hidemitsu Minegishi, Yushi Futamura, Shinji Fukashiro, Makoto Muroi, Makoto Kawatani, Hiroyuki Osada and Hiroyuki Nakamura
  • Journal Title: Journal of Medicinal Chemistry Volume: 印刷中 Issue: 10 Pages: 189-195
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.5b00035
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Boron-Based Drug Design (2015)
  • Author(s): H. S. Ban, H. Nakamura
  • Journal Title: Chem. Rec. Volume: 15 Issue: 3 Pages: 616-635
  • DOI: 10.1002/tcr.201402100
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ortho-Carboranylphenoxyacetanilides as Inhibitors of Hypoxia-Inducible Factor (HIF)-1Transcriptional Activity and Heat Shock Protein (HSP) 60 Chaperon Activity (2015)
  • Author(s): Li G., Azuma S., Sato S., Minegishi H., Nakamura H.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 25 Issue: 13 Pages: 2524-2628
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.04.088
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of Target Protein Knockdown and Labeling Using Ligand-Directed Ru(bpy)3 Photocatalyst (2015)
  • Author(s): Sato S., Morita M., Nakamura H.
  • Journal Title: Bioconjugate Chem Volume: 26 Issue: 2 Pages: 250-256
  • DOI: 10.1021/bc500518t
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Diaryl-substituted carboranes as inhibitors of hypoxia inducible factor-1 transcriptional activity (2015)
  • Author(s): H. Nakamura, L. Tazaki, D. Kanoh, S. Sato
  • Journal Title: Pure Appl. Chem. Volume: 87 Issue: 2 Pages: 145-154
  • DOI: 10.1515/pac-2014-0911
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Design of Photoaffinity Probe Molecules for Identification and Modification of Target Proteins (2014)
  • Author(s): Nakamura H., Ban H. S., Shimizu K.., Minegishi H., Sato S.
  • Journal Title: Journal of Photopolymer Science and Technology Volume: 27 Issue: 4 Pages: 453-458
  • DOI: 10.2494/photopolymer.27.453
  • NAID: 130004687610
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diaryl-substituted ortho-carboranes as a new class of hypoxia inducible factor-1α inhibitors (2014)
  • Author(s): H. Nakamura, L. Tazaki, D. Kanoh, S. Sato, H. H. Ban
  • Journal Title: J. Chem. Soc., Dalton Trans Volume: 43 Issue: 13 Pages: 4941-4944
  • DOI: 10.1039/c3dt52828f
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] V843I, a lung cancer predisposing EGFR mutation, is responsible for resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors (2014)
  • Author(s): S. Matsushima, K. Ohtsuka, H. Ohnishi, M. Fujiwara, H. Nakamura, T. Morii, H. Goto, T. Watanabe
  • Journal Title: J. Thor. Oncol. Volume: 9 Issue: 9 Pages: 1377-1384
  • DOI: 10.1097/jto.0000000000000241
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ルミノール誘導体を用いたチロシン残基選択的な化学修飾法開発 (2016)
  • Author(s): 佐藤 伸一、中村 公亮、中村 浩之
  • Organizer: 日本化学会第96回年会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 光触媒を用いたTyr残基修飾反応における一電子移動範囲の解明 (2016)
  • Author(s): 羽田野 兼資、佐藤 伸一、中村 浩之
  • Organizer: 日本化学会第96回年会
  • Place of Presentation: 同志社大学、京都
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] ホウ素を使ってがんに挑む ～ホウ素創薬の最前線～ (2016)
  • Author(s): 中村浩之
  • Organizer: 第８回「国際的キャリア展望に向けた生命化学研究者による講演会」
  • Place of Presentation: 岡山大学、岡山
  • Year and Date: 2016-01-27
  • Invited
• [Presentation] Heme-Catalyzed Tyrosine Click Reaction (2016)
  • Author(s): S. Sato, K. Nakamura, H. Nakamura
  • Organizer: The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-01-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Discovery of carboranylphenoxyacetanilides as inhibitors of heat shock protein (HSP) 60 chaperone activity (2015)
  • Author(s): H. Nakamura
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Tyrosine-selective chemical modification using single-electron-transfer catalyst (2015)
  • Author(s): S. Sato, K. Nakamura, H. Nakamura
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Target Protein-Selective Labeling and Inactivation Using Ligand-Directed Ru(bpy)3 Photocatalysts (2015)
  • Author(s): H. Nakamura, S. Sato, K. Morita
  • Organizer: 1st Asian Conference on Chemosensors & Imaging Probes
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Heme-Catalyzed Tyrosine Click Reaction with Luminol Derivatives (2015)
  • Author(s): S. Sato, K. Nakamura, H. Nakamura
  • Organizer: 1st Asian Conference on Chemosensors & Imaging Probes
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光を使って生命機能を探る・操る (2015)
  • Author(s): 中村浩之
  • Organizer: 有機合成化学協会関東支部ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 東海大学、神奈川
  • Year and Date: 2015-06-27
  • Invited
• [Presentation] カルボラン骨格を有する新規Hsp60阻害剤の開発 (2015)
  • Author(s): 李 廣哲、峯岸 秀充、佐藤 伸一、中村 浩之
  • Organizer: 第19回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 松山、愛媛
  • Year and Date: 2015-06-10
• [Presentation] 高い細胞増殖阻害を有するインデノピラゾールの発見とプロファイリング法による阻害機構の解明 (2015)
  • Author(s): 中村浩之、峯岸秀光、室井誠、二村友史、川谷誠、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」第8回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学、宮城
  • Year and Date: 2015-06-08
• [Presentation] Luminol誘導体を用いた鉄触媒存在下でのTyr残基高選択的ラベル化反応 (2015)
  • Author(s): 中村公亮、佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第69回有機合成化学協会関東支部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 横浜国立大学、神奈川
  • Year and Date: 2015-05-16
• [Presentation] リガンド連結型Ru光触媒を用いたタンパク質ノックダウンとラベル化の制御 (2015)
  • Author(s): 佐藤伸一、森田耕平、中村浩之
  • Organizer: 日本薬学会第135回年会
  • Place of Presentation: 神戸学院大学
  • Year and Date: 2015-03-25 – 2015-03-28
• [Presentation] Development of Chemical Tools for Target Protein-Selective Identification and Selective Modification (2015)
  • Author(s): S. Sato, K. Morita, H. Nakamura
  • Organizer: An International Symposium on Recent Advances in Chemistry
  • Place of Presentation: Shillong (India)
  • Year and Date: 2015-03-03 – 2015-03-05
  • Invited
• [Presentation] 標的タンパク質のラベル化を指向した一電子酸化的チロシン残基修飾反応の開発 (2014)
  • Author(s): 佐藤伸一、中村浩之
  • Organizer: 第68回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [Presentation] Photoaffinity Labeling Molecules as Tools for Identification and Modification of Target Protein (2014)
  • Author(s): H. Nakamura
  • Organizer: Vietnam Malaysian International Chemical Congress (VMICC)2014
  • Place of Presentation: Hanoi (Vietnam)
  • Year and Date: 2014-11-07 – 2014-11-09
  • Invited
• [Presentation] Target-selective Protein Modification Based on Local Environmental Single Electron Transfer Catalysis (2014)
  • Author(s): S. Sato, H. Nakamaura
  • Organizer: 18th Malaysian International Chemical Congress (18MICC)
  • Place of Presentation: Kuala Lumpur (Malaysia)
  • Year and Date: 2014-11-03 – 2014-11-05
  • Invited
• [Presentation] Target-selective Protein Modification Based on Local Environmental Single Electron Transfer Catalysis (2014)
  • Author(s): 中村浩之
  • Organizer: 新学術領域第3回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [Presentation] Target-selective Protein Modification Using Ligand-conjugated Ru(bpy)3 Catalyst (2014)
  • Author(s): H.Nakamaura, S. Sato
  • Organizer: XXVI International Congress of Organometallic Chemistry (ICOMC-XXVI)
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-15
• [Presentation] Design of Photoaffinity Proble Molecules for Identification and Modification of Target Protein (2014)
  • Author(s): H. Nakamura, H. S. Ban, K. Shimizu, H. Minegishi, S. Sato
  • Organizer: The 31st International Conference of Photopolymer Science and Technology Materials & Processes for Advanced Microlithography, Nanotechnology and Phototechnology (ICPST-31)
  • Place of Presentation: 千葉大学
  • Year and Date: 2014-07-08 – 2014-07-11
  • Invited
• [Presentation] 光増感分子を設計しタンパク質を探る・操る、そして創薬へ挑む (2014)
  • Author(s): 中村浩之
  • Organizer: 第49回天然物化学談話会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • Invited
• [Presentation] リガンド連結型Ru(bpy)3触媒を用いた標的選択的タンパク質光分解とラベル化反応の制御 (2014)
  • Author(s): 佐藤伸一、森田耕平、中村浩之
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第9回年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [Presentation] 光触媒を利用した生体内標的タンパク質ラベル化法の開発 (2014)
  • Author(s): 佐藤伸一、中村浩之
  • 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６回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-29
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] ベンゾフロピラゾール誘導体 (2015)
  • Inventor(s): 中村浩之、峯岸秀充
  • Industrial Property Rights Holder: 中村浩之、峯岸秀充
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-092606
  • Filing Date: 2015-04-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] チロシンホスファターゼ及びチロシンキナーゼ活性の測定方法 (2015)
  • Inventor(s): 佐藤伸一、中村浩之、中野洋文
  • Industrial Property Rights Holder: 佐藤伸一、中村浩之、中野洋文
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-198320
  • Filing Date: 2015-10-06
• [Patent(Industrial Property Rights)] チロシンの修飾方法 (2014)
  • Inventor(s): 佐藤伸一、中村浩之
  • Industrial Property Rights Holder: 東京工業大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-246487
  • Filing Date: 2014-12-05