2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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| Project/Area Number |
18H05500
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村田 茂穂 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20344070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山野 晃史 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 主席研究員 (30547526)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | プロテアソーム / ユビキチン / ステープルペプチド / 化合物スクリーニング / オートファジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではタンパク質間相互作用を阻害するステープルペプチド、split-LucやTR-FRETを用いた分子間相互作用スクリーニングにより取得する低分子化合物・天然物を活用することにより、細胞内分解系制御において従来の研究手法では未解明であった諸問題を解決すべく、以下の研究を推進した。
１. ケモテクノロジーによるプロテアソーム制御：①プロテアソームユビキチン受容体の基質選別機構の解明：プロテアソーム上の3種類のユビキチン受容体サブユニット(RPN1, RPN10, RPN13)についてユビキチン鎖との相互作用を阻害するステープル・ペプチドの設計が完了した。②栄養環境に応答したプロテアソーム分子集合の動的制御の生理的意義の解明：スクリーニングにより、プロテアソーム分子集合の要であるアセンブリーシャペロンUmp1を組み替えタンパク質として精製し、化合物アレイによる阻害剤候補因子の取得を実施した。
２. ケモテクノロジーによるユビキチン選択的オートファジーの制御：①オートファジー専用デコーダー分子の基質選別機構の解明：損傷ミトコンドリアの選択的オートファジーを中心に、ユビキチン化タンパク質をオートファジーマシナリーへ運ぶデコーダー分子群のユビキチン鎖特異性と基質特異性を明らかにするための、相互作用阻害剤の取得のためのペプチド設計をおこなった。また、当該分子間の相互作用を阻害する化合物取得のためのスクリーニング系を構築中である。
３. キメラ化合物による選択的分解誘導系の開発：コンセプトの検証のために既知のプロテアソーム結合化合物と特定のタンパク質に結合することが知られる化合物のキメラを作製し、細胞を用いた検証を行った。
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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
1. 目的のステープルペプチドの設計が完了し、現在ペプチド合成中であり、着実に進展している。また、低分子化合物取得のためのアッセイ系も順調に構築中である。
2. 目的のステープルペプチドの設計が完了し、現在ペプチド合成中であり、着実に進展している。また、低分子化合物取得のためのアッセイ系も順調に構築中である。
3.コンセプト評価のためのキメラ化合物の合成に成功し、今後細胞を用いた検証を実施する予定であり、計画通りである。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. ケモテクノロジーによるプロテアソーム制御①プロテアソームユビキチン受容体の基質選別機構の解明：プロテアソーム上の3種類のユビキチン受容体サブユニット(RPN1, RPN10, RPN13)についてユビキチン鎖との相互作用を阻害するペプチドの設計が完了したので、合成後、in vitroおよび細胞によるアッセイを実施する。②栄養環境に応答したプロテアソーム分子集合の動的制御の生理的意義の解明：スクリーニングにより、プロテアソーム分子集合の要であるアセンブリーシャペロンUmp1に対する阻害剤候補を複数取得したので、細胞によるアッセイを実施する。
２. ケモテクノロジーによるユビキチン選択的オートファジーの制御①オートファジー専用デコーダー分子の基質選別機構の解明：損傷ミトコンドリアの選択的オートファジーを中心に、ユビキチン化タンパク質をオートファジーマシナリーへ運ぶデコーダー分子群のユビキチン鎖特異性と基質特異性を明らかにするための、相互作用阻害剤の取得のためのペプチド設計およびスクリーニング系樹立を行い、スクリーニングの実施及び細胞による評価を行う。②既知のオートファジー経路に依存しないオルガネラ分解機構の探索：ESCRT複合体によるユビキチン認識によるオルガネラ分解の立証と機構解明に挑む。
３. キメラ化合物による選択的分解誘導系の開発：ユビキチン非依存的な選択的分解誘導法の開発：上記の研究により得られた種々の化合物をもととして、プロテアソーム・オートファジーマシナリーと標的タンパク質・オルガネラを連結させるキメラ化合物作製のための基礎開発（標的分子の探索）を開始する。コンセプトの検証のために既知のプロテアソーム結合化合物とある特定のタンパク質に結合することが知られる化合物のキメラを作製したので、その評価を行うとともに、直接分解のためのより良いシステムを検討する。
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