2017 Fiscal Year Research-status Report
天然変性領域の動態を考慮したヒトSTINGの新規リガンド探索と活性化機構の解明
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17K00405
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
土屋 裕子 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (30557773)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 創薬 / スクリーニング / コンピューターシミュレーション / 天然変性領域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然免疫応答において重要な役割を担うアダプター蛋白質Stimulator of interferon genes（STING）の新規活性化リガンド探索法の開発において、平成29年度はヒトSTINGへの活性が既知であるリガンドの構造情報を利用し、リガンドの活性化能の予測を行うシミュレーション系の構築を行った。
STINGにおいては、活性化リガンド結合によるリガンド結合ポケット周辺の構造変化が、約40残基のC末端天然変性領域（リン酸化部位を含む）の構造変化を導き、これら一連の構造変化が下流へのシグナル伝達を導くことが示唆されている。本研究では、これらの構造変化をあえて促進するシミュレーション系を構築し、短時間で活性評価を行うシミュレーション系の構築を目指した。系の構築には、ヒトSTINGに対してそれぞれ強活性、弱活性、非活性を示す3種の既知リガンドを利用した。
これまでに、リガンド結合ポケット周辺の構造変化を促進させるシミュレーションにおいて、構造変化度合いとリガンドの活性化能との関係を正しく表現するパラメータを同定した。また同時に、構造変化が誘導する蛋白質－リガンド相互作用の変化がリガンド種により大きく異なることを見出した。具体的には、強活性化リガンド結合型では、構造変化を強いた蛋白質領域を含む蛋白質－リガンド相互作用の多くが複数のプロダクトランにおいて維持された。一方非活性リガンド結合型では、全プロダクトランにおいて相互作用形成数は大きく減少し、さらにプロダクトラン毎に異なる相互作用変化の傾向を示した。この結果は、構造変化および相互作用変化と活性化能との関連性を示唆するものであり、活性評価シミュレーション系の構築に寄与するだけでなく、活性化に必須の相互作用に関する新たな知見の創出につながると考えている。
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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
シグナル伝達に密接にかかわる構造領域に対し、あえて構造変化を強いることで、リガンドの活性化能に応じた構造変化量を示す短時間シミュレーション系の枠組みが構築できた。この結果は、開発中のシミュレーション系が新規化合物に対しヒトSTINGの活性化能を評価する手法となり得ることを示唆している。さらに蛋白質－リガンド相互作用について、活性の異なるリガンド間で異なる相互作用変化の傾向を見出した。この知見はヒトSTINGの活性化に真に重要な相互作用の抽出につながると考えられ、新規リガンド探索に有用な情報を得たと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
リガンド活性化能の評価シミュレーション系を完成させ、ヒトSTINGに対する活性化能が未知である複数の化合物に対して活性化能予測を実行する。これに先立ち、ヒトSTING活性化化合物を探索する仕組みの開発を開始し、評価シミュレーションのテストに利用する化合物選択も同時に行う。この時（推測される）活性化能が異なる化合物を幅広く選択する。
また、平成29年度に見出したリガンド活性化能と相互作用変化の関係性についての解析を進め、活性化に真に重要な相互作用の抽出を目指す。得られた知見は化合物評価および探索法の開発に利用し、精度向上を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初は計算サーバーの購入を予定していたが、他機関への異動が決まり、運搬による故障のリスク回避および異動先での計算機設置環境の確認のため平成29年度内の購入を見送った。平成30年度の予算執行が可能となり次第、計算サーバーを購入する。
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