2017 Fiscal Year Research-status Report
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15K21626
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
仙石 徹 国立研究開発法人理化学研究所, 横山構造生物学研究室, 研究員 (60576312)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒストンはメチル化・アセチル化・リン酸化などの様々な翻訳後修飾を受け、それによりゲノム機能が制御されている。ヒストンH3のリジン27のメチル化（H3K27me)は、遺伝子発現の抑制マークとして働き、多細胞生物の分化と発生に関与している。また、H3K27meレベルの異常は様々ながんと関連している。本研究は、H3K27脱メチル化酵素であるKDM6ファミリータンパク質の反応解析機構と阻害剤開発を目的としている。
反応機構解明のため、KDM6Aと同様の触媒反応機構を利用するKDM4、KDM7ファミリータンパク質とKDM6Bとの発現系を構築し精製を行ったが、残念ながら構造解析に至らなかった。また、すでに得られている阻害剤候補化合物とKDM6Aとの複合体構造解析を引き続き行ったが、候補化合物の電子密度を見出すことは出来なかった。現在のKDM6Aの結晶系ではクリスタルパッキングの影響で化合物が活性中心に到達できなくなっている可能性を考え、異なる結晶系でKDM6Aを結晶化するべく、結晶化スクリーニングを再度行うと同時にKDM6Aの内部ディスオーダー領域を欠損した変異体を作成し結晶化を試みたが、異なる結晶系を見出すことは出来なかった。一方、KDM6とヌクレオソームがどのように相互作用するかを調べるため、ヌクレオソームの再構成系を構築した。
一方、本研究の本来の目的と関連するテーマとして、ラムノース転移酵素EarPとその基質タンパク質EF-Pとの複合体の結晶構造を決定し、その反応機構を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
結晶内反応のモニターによる反応機構の解明には多くの結晶を準備し様々な反応条件の検討を行うことが必要であるが、再現よくKDMタンパク質の結晶を得ることが難しいことが問題になっている。阻害剤の最適化については、現在の候補化合物とKDM6Aとの複合体の構造を決定できていないことが問題である。おそらく現在の結晶系におけるクリスタルパッキングが低分子の結合を邪魔していると考えられ、他の結晶系を探索したが見つけることが出来なかった。
一方、KDMタンパク質と同様にタンパク質の側鎖修飾を通して遺伝子発現制御に関与するEarP（アルギニン・ラムノース転移酵素）について、その動作機構を解明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
反応機構の解明のためには、さらなる結晶化条件の改善を行い、再現よく結晶が得られる条件を取得する。阻害剤開発については、これまでの低分子阻害剤をベースにした探索に加えて、東京大学の菅教授らが開発した特殊環状ペプチド阻害剤の取得法（RaPID法）を行う。
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| Causes of Carryover |
KDM6と阻害剤候補化合物との複合体構造が決定できていないため、阻害剤の構造最適化に着手できず、新規化合物の注文が行われなかった。
複合体構造を決定後、阻害剤の構造最適化を行い、新規化合物を注文する予定である。また、特殊環状ペプチド阻害剤の探索も計画しており、必要な実験試薬を注文する予定である。
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Research Products
(4 results)
