2018 Fiscal Year Annual Research Report
Chemical protein knockdown technology and cell regulation
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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18H05502
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| Research Institution | National Institute of Health Sciences |
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Principal Investigator |
内藤 幹彦 国立医薬品食品衛生研究所, 遺伝子医薬部, 部長 (00198011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
出水 庸介 国立医薬品食品衛生研究所, 有機化学部, 部長 (90389180)
石川 稔 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (70526839)
伊藤 拓水 東京医科大学, 医学部, 准教授 (30533179)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ユビキチン / タンパク質分解 / プロテアソーム / IAP / セレブロン / サリドマイド / ペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は標的タンパク質を特異的にユビキチン化する各種化合物を開発し、その各種活性を調べてきた。本年度は各種IAPに対する結合親和性の高いIAPアンタゴニストを導入したSNIPER化合物を新たに合成し、従来のSNIPER(ER)-87より優れたエストロゲン受容体分解活性及び抗がん活性を示すSNIPER(ER)を新たに開発した。また疎水性タグとして認知されているアダマンチル基と神経変性疾患診断薬を連結したSNIPER化合物を設計・化学合成し、本化合物が生細胞において、神経変性疾患の１種であるハンチントン病やパーキンソン病の原因タンパク質である変異ハンチンチンやαシヌクレインを、それぞれ減少させることを見出した。BCR-ABLを分解するSNIPER(ABL)の抗がん活性をABL阻害剤Dasatinibと比較した結果、短時間薬剤処理ではSNIPER(ABL)はDasatinibよりも優れた抗がん活性を示す事を明らかにした。
ペプチド二次構造制御技術をケミカルプロテインノックダウンに応用することで中分子ペプチドによる細胞内タンパク質の精密制御を目指して研究を行い、ヘリカル構造を制御できる非天然型アミノ酸を利用することで細胞内へ高親水性分子を導入できるキャリアペプチド、並びに広いスペクトルを持つ抗菌ペプチドを開発した。
新規サリドマイド誘導体（セレブロンモジュレーター）CC-122によって特異的にセレブロン（CRBN）により分解誘導されるネオ基質を探索し、急性白血病などの発症に関わることが知られている新たな基質タンパク質を同定した。また以前に明らかにしていたサリドマイド催奇性に関わるネオ基質について、ゼブラフィッシュにおける胸びれ（四肢に相当）など発生における役割を明らかにした。
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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
従来よりも結合親和性の高いIAPアンタゴニストを導入する事によって、分解活性の強いSNIPERを開発する事ができ、プラットフォーム技術として改良されたと考えられる。また疎水性タグ（アダマンチル基）と神経変性疾患診断薬を連結した化合物は、過去に創出した化合物と比較して分子量が小さく、また水素結合の受容体や供与体の総数も少ない特徴を有する。このことから、より中枢薬らしい構造と言え、高次モデルにおける評価に向けて一歩前進したと考えている。ペプチドに関しては、非天然型アミノ酸のひとつであるα,α-ジ置換アミノ酸やアミノ酸側鎖架橋を利用することで、安定な二次構造を形成できるペプチドの合理的設計が可能であることを明らかとした。また本手法により、細胞内タンパク質の精密制御を行うための高親水性分子（pDNA、siRNA等）を細胞内へ輸送できるDDSキャリアペプチドの開発に成功したことから、研究は順調に進展していると考えている。
CC-122特異的なネオ基質についても、生化学的なCRBNとの関係性がおおよそ明らかになった。またAMLの発祥に関わるチロシンキナーゼとの融合タンパク質が分解されることも示すことに成功し、CC-122の新たな効用を見いだすに至った。またサリドマイド催奇性に関係するネオ基質の解析は、生化学からモデル動物（ゼブラフィッシュ）の解析まで至っており、順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ケミカルプロテインノックダウン技術を、各種標的タンパク質の特異的分解技術として展開する。またSNIPERによるユビキチン化が誘導する分解以外の細胞応答についても検討する。
タンパク質間相互作用に基づいて安定な二次構造を形成できる高親和性ペプチドを設計し、ペプチド型SNIPERの開発を行う。また、転写因子に結合する核酸配列をリガンドとして利用したデコイ核酸型SNIPERを開発する。本手法により、低分子化合物やペプチドでは標的にすることが困難なタンパク質をノックダウンすることを目指す。
CC-122によるセレブロンのネオ基質の分解が、関係する血液がんへの治療効果としてどのくらい有用なのかについて検証を細胞生物学・薬理学実験によって行う。またサリドマイドや他の関連化合物による誘導ネオ基質の探索も行う。また特定の条件下におけるCRBNやネオ基質のユビキチン化の詳細を質量分析で解析することを新たに計画している。
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