2015 Fiscal Year Research-status Report
光スイッチ機構を持つ低分子量G蛋白質Rasの開発と細胞内情報伝達の光制御
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15K07060
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
丸田 晋策 創価大学, 理工学部, 教授 (40231732)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 低分子量Gタンパク質 / 細胞内情報伝達 / フォトクロミック分子 / 光制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Rasは、低分子量G蛋白質の１つで、細胞の増殖・分化、遺伝子発現、細胞間接着などの重要な細胞機能の調節を行っている。また、GTP加水分解に関係するアミノ酸の変異は細胞の癌化を誘導することが分かっている。Rasの構造と生体分子機械としての機構は良く研究されているので、その仕組みを巧みに利用して外部刺激で制御することができれば、細胞機能の人工的な調節が可能になる。本研究ではRasの機械的な仕組みとRasの制御因子に光応答性のフォトクロミック分子を制御ナノデバイスとして導入し、光可逆的にRasの機能を制御することを目的としている。
本研究計画では、Rasを分子機械として捉え、その機械的な仕組みにフォトクロミック分子を制御ナノデバイスとして導入し、光可逆的にRasの細胞情報伝達を制御することにより、細胞機能を調節することを目的としている。Ras 自体の分子機械的仕組とRasの制御因子であるGAPやGEFの機能部位、さらにRas特異的な低分子化合物の阻害剤にフォトクロミック分子を導入して、Rasの情報伝達の機能を光可逆的に制御することを試みた。
1. 低分子量G蛋白質Rasの制御因子であるグアニンヌクレオチド交換因子(GAP)の一つであるSOSのRas結合部位類似配列を持つ合成ペプチドに光スイッチ機構を導入して光可逆的にRasの機能を制御する基礎実験を行った。アゾベンゼン誘導体で分子内架橋されたSOSのRas結合部位ペプチドの二次構造を光可逆的に変化することに成功した。
2. Rasの機能部位に反応性のシステインを導入した変異体を調製して、フォトクロミック分子であるアゾベンゼン誘導体を導入して、RasのGTPase活性とGEFによるGDP-GTP交換反応を光可逆的に制御できることを示した。
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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
研究期間内に実施する次の6項目の研究計画のうち1, 2, 3, 4に関して、予備的な実験も含めて具体的に実施することができた。そして、今後研究を進める上で重要な知見を得ることができている。 1. 機能部位にシステインを持つRas変異体およびRas制御因子GAPとGEF変異体の調製 2.フォトクロミック分子のデザインと合成 3.フォトクロミック分子のRas,GAP,GEF変異体への導入と光可逆的活性制御 4.GEFのRas結合部位合成ペプチドのデザインとフォトクロミック分子の導入 5.Ras特異的阻害剤へのフォトクロミック分子の導入 6.細胞レベルでのRasの光可逆的制御
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 低分子量G蛋白質Rasの制御因子であるグアニンヌクレオチド交換因子(GAP)の一つであるSOSのRas結合部位類似配列を持つ合成ペプチドをフォトクロミック分子であるアゾベンゼン誘導体で分子内架橋されたSOSのRas結合部位ペプチドの二次構造を光可逆的に変化するこが示している。今後は、このアゾベンゼンをほ導入したペプチドを用いてSOSとRasの相互作用を光可逆的に制御する実験を実施する。
2. これまでに調製したRasの機能部位に反応性のシステインを導入した変異体と異なる部位にシステインを導入した新規変異体を調製して、アゾベンゼン以外のスピロピランなどのフォトクロミック分子を導入してRasの機能を光可逆的に制御することを試みる。
3. GAPとSOSのRas相互作用部位にシステインを持つ変異体を調製して、フォトクロミック分子を導入して光可逆的にRasの機能を制御することを試みる。
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| Causes of Carryover |
当該年度の計画において、複数の合成ペプチドを購入する予定であったが、最初に購入したペプチドを用いて、ある程度研究計画を進めることができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、蛍光標識した新たな合成ペプチドの購入費用として使用する予定である。
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