2020 Fiscal Year Annual Research Report
生命金属動態の理解に向けた金属イオンConditionalプロテオミクス法の開発
| Project Area | Integrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System |
|---|
| Project/Area Number |
19H05764
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
田村 朋則 京都大学, 工学研究科, 講師 (10746639)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | コンディショナルプロテオミクス / 生命金属 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、生命金属関連タンパク質群の同定や、金属が関与する代謝物動態の解析を可能にする新規分子プローブを開発する。本年度は (1) 銅や鉄など亜鉛以外の生命金属に応答して活性化する新規ラベル化剤の開発、（２）活性酸素種に応答して活性化する新規ラベル化剤の開発、（３）幅広いZn2+親和性を示すラベル化剤の合成とそれらを用いたプロテオーム解析に取り組んだ。
（1）の課題では、銅イオン（Cu+/Cu2+）に応答して反応性が上昇する新規ラベル化剤を開発した。このラベル化剤はCu+イオンに対して選択的であり、従来のプローブよりも低濃度のCu+に応答してタンパク質を化学修飾することがわかった。さらにこの新規プローブは生細胞内でも使用可能であることを明らかにした。（2）の課題では、過酸化水素（H2O2）に応答して周囲のタンパク質をラベリングする蛍光プローブを開発し論文にまとめた。（３）の課題では、Zn2+プローブのDipicolylamine部位を様々な構造に変換することで、Zn2+に対する親和性(Kd)がnMーmMとなるような複数のラベル化剤合成に成功した。現在、これらのプローブを用いて、亜鉛トランスポーターが輸送した亜鉛を特異的に受け取るタンパク質の同定を試みている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
銅イオン応答性ラベル化剤については、当初開発が困難であることが予想されたが、令和2年度の検討から有望な分子が見つかり、今後の構造最適化によって細胞内でも機能するラベル化剤が得られると想定される。活性酸素種に応答するプローブについては令和2年度に論文にまとめることができた。亜鉛輸送ネットワークに関与するタンパク質の同定を目指した研究についても標識および精製条件の最適化が終わりつつあり、来年度には本格的な質量分析に移る予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度までに得られた知見を基にCu+選択的コンディショナルプロテオミクスプローブを実用レベルにまで洗練する。細胞内においてCu+はグルタチオンやタンパク質に結合した状態で存在しているため、プローブが機能するにはこれらの競合因子に打ち勝ってCu+と配位しなければならない。そこで、これまで検討してきたピリジン型配位子に加えてチオエーテル型配位子も分子設計に組み込み、複数のプローブライブラリーを作製する。過去の報告から、マクロファージをリポ多糖で刺激することで銅輸送タンパク質ATP7Aの発現量上昇およびファゴソームへのリクルートが誘導されることが知られているが、実際にCu+の動態は可視化した報告例は無い。そこで本研究で新たに作製するCu+選択的コンディショナルプロテオミクスプローブを用いてマクロファージ内の銅イオン動態の解析を検討する。亜鉛輸送ネットワークに関与するタンパク質の同定を目指した研究については標識および精製条件の最適化が終わり次第、本格的な質量分析に移る予定である。
|
