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2019 Fiscal Year Annual Research Report

生命金属動態の理解と制御のための分子認識素子の開発

Planned Research

Project AreaIntegrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System
Project/Area Number 19H05766
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

津本 浩平  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90271866)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中木戸 誠  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80784511) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords病原性微生物 / 金属取り込み / 低分子化抗体 / 低分子化合物 / 物理化学
Outline of Annual Research Achievements

化膿レンサ球菌において金属取り込み系蛋白質として機能する蛋白質群のうち、金属輸送リレーの先頭を担うFtsBおよびMtsAについて、大腸菌発現系を用いた発現・精製系を構築した。FtsBについては、フェリクロームとの相互作用について表面プラズモン共鳴を用いた解析を行い、親和性を定量的に評価することに成功した。さらに、基質との複合体の結晶構造の取得を試みており、すでに結晶化条件の探索に成功している。また、MtsAについて、等温滴定型熱量測定および示差走査熱量測定によって各種金属との相互作用について評価を行い、様々な二価金属に対して異なる認識機構をもって結語する可能性が示唆された。それら金属のうち、複数の金属との複合体の結晶構造の決定にも成功している。
黄色ブドウ球菌においてヘモグロビンからのヘム鉄の奪取・輸送を担っている蛋白質群のうち、菌体表面の最も外側に局在するIsdHについて、これまでヘム鉄の結合を担っているとされてきたドメインに加え、ドメイン間をつなぐリンカー配列を含むコンストラクトについて結晶構造解析および分子動力学計算を活用した解析を行うことにより、ヘム鉄奪取におけるリンカー領域の寄与について新規な知見を得た。
さらに、上記それぞれの標的に対して、基質認識の分子基盤を基にコンストラクトを決定し、動物免疫から抗体スクリーニングを実施して抗体を取得した。さらに、抗体エンジニアリングによる分子改変を行うことにより、各標的に対する低分子化抗体の取得に成功している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の項目に記載したとおり、各標的蛋白質について調整系を確立することができ、また基質認識の分子機構についても着実に評価を進めている。さらに、低分子化抗体のスクリーニングについても着実に進められており、全体として研究計画通り順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

現在まで、当初の予定通りに研究を推進することができている。今後の推進方策として、各標的について、更なる多角的な解析を行うことにより、基質認識の分子機構をより詳細に記述する。また、現在までに取得している低分子化抗体を用いた機能制御についての評価に着手する。機能制御効果が確認できた抗体クローンについては、各種物理化学的解析を行うことにより、その分子機構を詳細に解析する。また、低分子化抗体に加え、低分子化合物による機能制御も計画しているため、各標的について、低分子化合物スクリーニング系の構築に着手する。

  • Research Products

    (45 results)

All 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (38 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 11 results)

  • [Journal Article] Generation of biparatopic antibody through two-step targeting of fragment antibodies on antigen using SpyTag and SpyCatcher2020

    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Takayanagi Kensuke、Kusano-Arai Osamu、Iwanari Hiroko、Hamakubo Takao、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Biotechnology Reports

      Volume: 25 Pages: e00418~e00418

    • DOI

      10.1016/j.btre.2020.e00418

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Engineering Stability, Viscosity, and Immunogenicity of Antibodies by Computational Design2020

    • Author(s)
      Kuroda Daisuke、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 109 Pages: 1631~1651

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2020.01.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computer-guided library generation applied to the optimization of single-domain antibodies2019

    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Tamura Hiroko、Caaveiro Jose M M、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Protein Engineering, Design and Selection

      Volume: 32 Pages: 423~431

    • DOI

      10.1093/protein/gzaa006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and thermodynamic basis for the recognition of the substrate-binding cleft on hen egg lysozyme by a single-domain antibody2019

    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Tamura Hiroko、Kiyoshi Masato、Yanaka Saeko、Sugase Kenji、Caaveiro Jose M. M.、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 15481

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50722-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] How the protonation state of a phosphorylated amino acid governs molecular recognition: insights from classical molecular dynamics simulations2019

    • Author(s)
      Kawade Raiji、Kuroda Daisuke、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 594 Pages: 903~912

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13674

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biophysical characterization of the breast cancer-related BIG3-PHB2 interaction: Effect of non-conserved loop region of BIG3 on the structure and the interaction2019

    • Author(s)
      Chigira Takeru、Nagatoishi Satoru、Takeda Hiroyuki、Yoshimaru Tetsuro、Katagiri Toyomasa、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 518 Pages: 183~189

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.08.028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural features of methionine aminopeptidase2-active core peptide essential for binding with S100A42019

    • Author(s)
      Katagiri Naohiro、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Endo Hideya
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 516 Pages: 1123~1129

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.07.006

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 物理化学的アプローチによる低分子阻害剤の探索および抗体阻害剤の開発2020

    • Author(s)
      中木戸 誠、相川 知宏、長門石 曉、妹尾 暁暢、竹内 美結、星野 将人、下村 拓矢、カアベイロ ホセ、中川 一 路、津本 浩平
    • Organizer
      第93回日本細菌学会総会
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Basis for Heme Extraction of the Antimicrobial Target IsdH from Staphylococcus aureus from Human Hemoglobin2020

    • Author(s)
      S. Valenciano, V. T. Nhuan, M. Nakakido, J. M.M. Caaveiro, K. Tsumoto
    • Organizer
      Biophysical Society 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] How We Can Improve the Affinity of An Antibody2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      国際生物無機化学会議
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 分析科学が先導する次世代バイオ医薬品研究開発2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      JASIS2019
    • Invited
  • [Presentation] 次世代抗体医薬への工学的アプローチ2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 次世代抗体医薬品開発:加速する現状2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      ラマンフェスタ
    • Invited
  • [Presentation] 蛋白質相互作用の熱測定と創薬2019

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平
    • Organizer
      第57回生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 病原性微生物における鉄獲得関連蛋白質の特性評価および抗体阻害剤の探索2019

    • Author(s)
      中木戸誠、竹内美結、津本浩平
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会/第71回日本細胞生物学会大会合同年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Local hydrophobic exposure of proteins regulated by hydration changes and its adsorption on a COP plastic surface2019

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会/第71回日本細胞生物学会大会合同年次大会
    • Invited
  • [Presentation] コンピューター技術を用いた抗体立体構造予測と分子設計2019

    • Author(s)
      黒田大祐、津本浩平
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会/第71回日本細胞生物学会大会合同年次大会
    • Invited
  • [Presentation] 次世代抗体医薬品開発:現状と今後2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      第12回複合糖質・糖鎖部会
    • Invited
  • [Presentation] 次世代抗体工学と臨床プロテオゲノミクス研究2019

    • Author(s)
      津本浩平
    • Organizer
      臨床プロテオジェノミクス学会
    • Invited
  • [Presentation] Thermodynamic, kinetic and computational analyses of the recognition mechanism of an antibody to a flexible protein antigen2019

    • Author(s)
      金田生穂、長門石 曉、黒田 大祐、中木戸 誠、カアベイロ ホセ、津本 浩平
    • Organizer
      CBI学会2019年大会
  • [Presentation] Structural insight into inhibition of homophilic dimerization mediated by cell adhesion protein P-cadherin utilizing a small molecule ligand2019

    • Author(s)
      妹尾暁暢、長門石 曉、吉田 浩平、伊藤 翔、上野 剛、田島 卓実、工藤 翔太、津本 浩平
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会/第71回日本細胞生物学会大会合同年次大会
  • [Presentation] ホモ二量体形成蛋白質P-カドヘリンによる細胞接着阻害を可能にする新規低分子リガンド結合部位の同定2019

    • Author(s)
      妹尾暁暢、長門石 曉、吉田 浩平、伊藤 翔、上野 剛、田島 卓実、工藤 翔太、津本 浩平
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
  • [Presentation] がん転移に関するLI-cadherin一塩基多型の分子メカニズム2019

    • Author(s)
      由井杏奈、菊池 智佳、郷田 秀一郎、工藤 翔太、秋葉 宏樹、中木戸 誠、黒田大祐、長門石 曉、新井 修、岩成 宏子、浜窪 隆雄、津本 浩平
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
  • [Presentation] Biophysics of the Protein-ligand Interactions to Regulate the Protein Function2019

    • Author(s)
      S. Nagatoishi, K. Tsumoto
    • Organizer
      10th RSC-CSJ Joint Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The efffects of protonation pf a phosphorylated amino acid on the molecular recongnation:Comparative studies of generic proteins and an antibody2019

    • Author(s)
      R. Kawade, D. Kuroda, J. M. M. Caaveiro, CJ Okumura, T. Maruyama, K. Entzminger, K. Tsumoto
    • Organizer
      33rd The Protein Society Annual Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Disruption of Homophilic Protein-protein Interaction of P-cadherin by A Fragment Compound as A Trigger To Inhibit Cell Adhesion2019

    • Author(s)
      A. Senoo, S.Nagatoishi, K. Yoshida, S. Ito, G. Ueno, T. Tashima, S. Kudo, K. Tsumoto
    • Organizer
      33rd The Protein Society Annual Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PRDM14の特異的制御を指向したPRDM14-EED間相互作用の物理化学解析2019

    • Author(s)
      大西亮輔、長門石 曉、谷口 博昭、津本 浩平
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] VHH抗体CDR3を利用したβ-hairpin型ペプチド設計法の検討2019

    • Author(s)
      山本晃一、中木戸 誠、黒田 大祐、長門石 曉、森本 淳平、山東 信介、津本 浩平
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] 物理化学的手法を駆使した細胞接着蛋白質P-カドヘリンのホモ二量体化相互作用を阻害する低分子の同定とその阻害機構解明2019

    • Author(s)
      妹尾暁暢、齋藤 雄太朗、伊藤 翔、長門石 曉、上野 剛、吉田 浩平、田島 卓実、工藤 翔太、山東 信介、津本 浩平
    • Organizer
      第37回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [Presentation] S100A4-MetAP2間相互作用に対するHelix-turn-helix構造を形成するペプチド 阻害剤の解析2019

    • Author(s)
      片桐直宏、長門石 曉、遠藤 英也、津本 浩平
    • Organizer
      第37回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [Presentation] 腫瘍細胞に高発現するPRDM14の機能解析と制御剤探索2019

    • Author(s)
      大西亮輔、長門石 曉、谷口 博昭、津本 浩平
    • Organizer
      第37回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [Presentation] 腫瘍細胞に高発現するPRDM14の物理化学解析と制御剤探索2019

    • Author(s)
      大西亮輔、長門石 曉、谷口 博昭、津本 浩平
    • Organizer
      第10回スクリーニング学研究会
  • [Presentation] DESIGN AND BIOPHYSICAL EVALUATION OF Β-HAIRPIN PEPTIDES DERIVED FROM SINGLE-DOMAIN VHH ANTIBODIES2019

    • Author(s)
      山本晃一、中木戸 誠、黒田 大祐、長門石 曉、森本 淳平、山東 信介、津本 浩平
    • Organizer
      第56回ペプチド討論会
  • [Presentation] 分子動力学シミュレーションを用いたCDR-Graftingによる合成単ドメイン抗体の構造的変化の解析2019

    • Author(s)
      木下清晶、森千夏、中木戸誠、黒田大祐、カアベイロホセ、津本浩平
    • Organizer
      第57回 日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 新規抗がん治療を指向したPRELP-TGFβ1相互作用の物理化学的解析2019

    • Author(s)
      小菅啓史、中木戸誠、長門石曉、大沼信一、津本浩平
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
  • [Presentation] 小分子リガンドによる細胞接着蛋白質P-カドヘリンの分子間相互作用制御と構造情報に基づくリガンド設計2019

    • Author(s)
      妹尾暁暢、齋藤 雄太朗、伊藤 翔、長門石 曉、上野 剛、吉田 浩平、田島 卓実、工藤 翔太、山東 信介、津本 浩平
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [Presentation] S100A4-MetAP2蛋白質間相互作用に対するペプチド阻害剤の相互作用解析2019

    • Author(s)
      片桐直宏、長門石 曉、遠藤 英也、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 化膿レンサ球菌の鉄獲得蛋白質MtsAの特性評価及び抗体阻害剤の探索2019

    • Author(s)
      竹内美結、中木戸 誠、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] Molecular dissection of antigen recognition by methylated lysine specific antibodies2019

    • Author(s)
      Nakakido M, Ishii M, Kuroda D,Jose M.M. Caaveiro, Okumura S, Maruyama T, Kevin Entzminger,Tsumoto K
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] ヒト化VHH人工合成ライブラリー構築を目指した合成ヒト化VHHの物性機能解析2019

    • Author(s)
      木下清晶、森 千夏、中木戸 誠、黒田 大祐、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 転写調節因子PRDM14の天然変性領域とEED間における物理化学的相互作用解析2019

    • Author(s)
      大西亮輔、長門石 曉、谷口 博昭、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 足場蛋白質Adhironに移植したαへリックスの構造解析2019

    • Author(s)
      住川太一、中木戸 誠、黒田 大祐、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 物理化学測定と分子シミュレーションを用いた抗体親和性成熟過程の解析2019

    • Author(s)
      樋渡隼人、黒田 大祐、中木戸 誠、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] Characterization of ligand-specificity of red pigment concentrating hormone receptpr of the kuruma prawn Marsupenaeus japonicus2019

    • Author(s)
      田部亜季、中木戸 誠、山本 菜央佳、中野 和民、内丸 薫、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会
  • [Presentation] 熱力学・速度論に基づく抗Shh抗体の抗原結合様式解析2019

    • Author(s)
      金田生穂、長門石 曉、中木戸 誠、黒田 大祐、津本 浩平
    • Organizer
      第19回 日本蛋白質科学会年会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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