2020 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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内藤 幹彦 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任教授 (00198011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 拓水 東京医科大学, 医学部, 准教授 (30533179)
石川 稔 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70526839)
出水 庸介 国立医薬品食品衛生研究所, 有機化学部, 部長 (90389180)
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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 / ステープルペプチド / サリドマイド / 血管新生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キメラ化合物によるタンパク質分解では、プロスタグランジンD合成酵素（HPGDS）分解する低分子型PROTACを開発した。また標的リガンドとしてペプチド及び核酸を利用した化合物の開発を行った。ペプチド型SNIPERでは、エストロゲン受容体（ER）に結合するステープルペプチドにユビキチンリガーゼ（xIAP）リガンド（LCL161）をコンジュゲートしたペプチド型キメラ化合物を合成し、ER分解活性を有することを確認した。核酸型SNIPER開発では、ERをモデル標的タンパク質としたデコイ核酸型SNIPER、アプタマー型SNIPERを合成し、弱いながらもER分解活性を有することを明らかにした。さらに、SNIPERを利用してミトコンドリアタンパク質をユビキチン化することにより、マイトファジーが誘導されることを明らかにした。
ハンチントン病の原因となる神経変性タンパク質を分解する疎水性タグ連結分子の構造活性相関研究とメカニズム解析を実施し、固定化人工膜カラムを用いた予備評価において、血液脳関門を通過し得る疎水性タグ連結分子を得た。
佐伯班との共同研究で発見されたサリドマイドの血管新生阻害作用の原因を担うCRBNネオ基質の変異体解析を行い、サリドマイドにより分解を受けないネオ基質変異体を発現する血管内皮細胞は、本薬剤の影響を受けずに血管新生が誘導されることを確認した。サリドマイド誘導体CC-122が分解誘導するCRBNネオ基質が、CC-122のびまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBCL)へ増殖抑制効果に関わることを示した。またポマリドミドが作用する際にBRD7がCRBNの足場タンパク質として作用し、ARID2が分解されることを明らかにした。
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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
核内受容体を標的としたペプチド型SNIPER開発においては、リガンドのペプチドをステープル化することで、標的タンパク質の分解誘導活性を長時間維持できることを明らかにした。核酸型SNIPER開発においては、Proof of Conceptを取得できつつある。また低分子型SNIPERを領域内の共同研究のために供給し、SNIPERによるユビキチン化が標的タンパク質のプロテアソームによる分解だけでなくマイトファジーを誘導することを明らかにできた。
疎水性タグ法では、予備評価ではあるものの、血液脳関門を通過し得る疎水性タグ連結分子を得ることができた。また、フック効果を改善する試みについては、所望のプロファイルを有するユビキチンリガーゼリガンドが得られ、現在キメラ分子の合成に取り組んでいる。
サリドマイドの作用機序研究では、血管新生阻害作用の原因因子が判明・吟味され、研究は大いに進んだ。またCC-122で誘導されるCRBNネオ基質がびまん性大細胞型B細胞リンパ腫への効果を担いうることも本年度で明らかになった。CRBNによるARID2分解においてBRD7が足場として働くことが判明したのはCRBNの機能を理解する上での大きな前進であると考えている。
以上のことから、研究は順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、ステープルペプチド、オリゴ核酸を標的タンパク質のリガンドとして利用したケミカルプロテインノックダウン技術の開発を行う。また、ユビキチン化を介さないプロテアソーム直接リクルート型のタンパク質分解誘導剤開発を行う。更に、領域内研究支援として、ユビキチンコード作動機能解析用のケミカルプローブ開発を行う。
疎水性タグ連結分子では、他の神経変性タンパク質に対する分解作用を評価する。またPROTACの課題であるフック効果の改善を目的としたキメラ分子を合成し、その活性を評価する。さらにこれまでPROTACに活用されていないユビキチンリガーゼのリガンドを利用したキメラ分子の開発を行い、神経変性タンパク質へ展開する。
サリドマイド誘導体の研究では、血管新生およびびまん性大細胞型B細胞リンパ腫におけるそれぞれのCRBNネオ基質の役割をさらに明らかにするために、トランスクリプトーム解析などのオミクス解析を進め下流シグナルの検証を行う。また血管新生について解析するためにゼブラフィッシュでノックアウト動物を作成し、ネオ基質の生理的な機能を検証する。
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