2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of chemical tools for photocontrol of protein-protein interaction
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17K05921
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小和田 俊行 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40584397)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光操作 / 蛋白質リガンド / 光応答性分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、光応答性の機能性小分子を開発すること、ならびに、細胞内のタンパク質間相互作用を光照射によって制御する手法の確立である。多くの細胞内タンパク質が他のタンパク質と相互作用することで機能を発現している。したがって、タンパク質二量体の形成・解離を光照射によって制御することが可能になれば、時空間分解能の高いタンパク質機能の制御が実現可能である。本手法は、細胞内シグナル伝達など複雑な生命システムを理解するうえで重要な化学ツールとなることが期待される。
本年度は、以下の２項目について取り組んだ。
（１）細菌酵素β-ラクタマーゼの変異体（BL-tag）に対する特異的リガンドにケージド基を導入した光活性化型のタンパク質リガンドを開発した。さらに、この分子を異なるタグタンパク質であるHaloTagのリガンドと連結することで光二量化剤を開発した。ヒト由来細胞に対して２種類の蛍光タンパク質の融合タンパク質BL-EGFPとHalo-mCherry-CAAXを発現させた。光二量化剤を細胞に添加しUV光を照射することで、BL-EGFP由来の蛍光シグナルが細胞全体から細胞膜へと移行する様子が観察された。
（２）ヒト由来細胞に対して蛍光タンパク質融合タンパク質FKBP12(F36V)-mCherryとHaloTag-EGFP-NLSを発現させた。開発したアゾベンゼン含有光応答性タンパク質二量化剤を添加したところ、細胞全体に広がっていたFKBP12(F36V)-mCherryの蛍光シグナルが核へと移行する様子が観察された。二量化剤添加後にUV光を照射したところ、FKBP12(F36V)-mCherryの核への移行が50%程度抑制された。これはアゾベンゼン構造がUV照射によってtrans体からcis体へと異性化し、FKBP12(F36V)との結合親和性が低下したことを示唆している。
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