アミノ酸代謝を制御するハブ分子の多面性の理解に向けた天然物化学遺伝学

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 26102726
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 西村 慎一 京都大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (30415260)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 天然物化学 / 代謝 / 化学遺伝学

Outline of Annual Research Achievements

生体内の分子は相互作用をすることでネットワークを形成し、それが生命システムをつくる。ネットワークの中心に存在するハブタンパク質は、多くの分子と相互作用し、多様な機能を発揮する。天然物リガンドには何故か、こういったハブタンパク質を標的とするものが多いようである。ハブタンパク質を阻害すれば周辺ネットワークに大きな摂動が生じるが、一対一対応を想定した既存の鍵と鍵穴モデルの適用ではハブタンパク質のマルチな機能を区別して解析することは不可能である。同じハブタンパク質を標的にしていても構造多様性を有し、少しずつ異なる表現型を示す天然物リガンドを使い分けることでハブタンパク質の機能解析を効果的に推進することを目標に、本研究ではアミノ酸代謝を変調するリガンドの探索とその作用機序解析を推進した。すなわち分裂酵母を単一のアミノ酸を窒素源として培養し、特定のアミノ酸に選択的に生育阻害や形態変化を誘導する微生物培養液抽出物をスクリーニングにより取得後、活性本体を精製・構造解析を行った。その結果、特定のアクチン重合阻害剤やFKBPの阻害化合物がセリンの資化を選択的に阻害すること、二価イオンに親和性を示すイオノフォアが化合物によってプロリンやグルタミン酸の資化を優先的に阻害することを見出し、プロリンの資化を抑える化合物として真菌から新規リポペプチドを同定した。アクチン重合阻害剤は多数知られているが特定の化合物のみがアミノ酸選択性を発揮すること、イオノフォアについてもin vitroでのイオン選択性だけでは説明できないアミノ酸選択性を示すことを見出しており、細胞レベルでの詳細な機能解明により、アミノ酸代謝の制御メカニズムの一端が明らかになると期待できる。プロリンの資化を優先的に阻害する新規リポペプチドは、活性型と不活性型が取得できており、プロリン代謝を解析する優れたツール化合物になると期待できる。

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

• [Journal Article] Marine sponge cyclic peptide theonellamide A disrupts lipid bilayer integrity without forming distinct membrane pores. (2016)
  • Author(s): 1.Espiritu, R. A., Cornelio, K., Kinoshita, M., Matsumori, N., Murata, M., Nishimura, S., Kakeya, H., Yoshida, M. & Matsunaga, S.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta Volume: 1858 Issue: 6 Pages: 1373-1379
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.03.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure elucidation of verucopeptin, a potent HIF-1 inhibitory polyketide-hexapeptide hybrid metabolite from an actinomycete. (2015)
  • Author(s): 2.Yoshimura, A., Nishimura, S., Otsuka, S., Hattori, A. & Kakeya, H.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 17 Issue: 21 Pages: 5364-5367
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b02718
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Saccharothriolides A-C, novel phenyl-substituted 10-membered macrolides isolated from a rare actinomycete Saccharothrix sp. (2015)
  • Author(s): 3.Lu, S., Nishimura, S., Hirai, G., Ito, M., Kawahara, T., Izumikawa, M., Sodeoka, M., Shin-ya, K., Tsuchida, T. & Kakeya, H.
  • Journal Title: Chem Commun Volume: 51 Issue: 38 Pages: 8074-8077
  • DOI: 10.1039/c5cc01953b
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ステロール標的抗真菌剤の活性発現における細胞膜輸送バランスの重要性 (2015)
  • Author(s): 西村慎一 & 掛谷秀昭
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダストリー Volume: 73 Pages: 383-385
  • NAID: 40020591850
• [Journal Article] 5-Alkyl-1,2,3,4-tetrahydroquinolines, New Membrane-Interacting Lipophilic Metabolites Produced by Combined Culture of Streptomyces nigrescens and Tsukamurella pulmonis. (2015)
  • Author(s): Sugiyama R, Nishimura S, Ozaki T, Asamizu S, Onaka H, Kakeya H.
  • Journal Title: Org Lett. Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1918-1921
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b00607
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 生体膜微小環境への挑戦：膜ステロールに作用する海洋天然物セオネラミド (2015)
  • Author(s): 西村慎一, 掛谷秀昭
  • Journal Title: CSJカレントレビュー「生物活性分子のケミカルバイオロジー」 Volume: 19 Pages: 102-108
• [Journal Article] Balance of exocytosis and endocytosis determines the efficiency of sterol-targeting antibiotics. (2014)
  • Author(s): Nishimura, S., Tokukura, M., Ochi, J., Yoshida, M. & Kakeya H.
  • Journal Title: Chem. Biol. Volume: 21 Issue: 12 Pages: 1690-1699
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2014.10.014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 5-Alkyl-1,2,3,4-tetrahydroquinolines (5aTHQs), new membrane-interacting lipophilic metabolites, produced by combined-culture of Streptomyces nigrescens and Tsukamurella pulmonis. (2015)
  • Author(s): Sugiyama, R., Nishimura, S., Ozaki, T., Asamizu, S., Onaka, H., Kakeya, H.
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (PACIFICHEM 2015)
  • Place of Presentation: Honolulu, HA, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Marine natural products targeting cell membrane. (2014)
  • Author(s): Nishimura, S., Sugiyama, R., Matsumori, N., Kakeya, H.
  • Organizer: International Chemical Biology Society 2014
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-19