2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of enzymomics platform for discovery of disease-related protein functions
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19H02846
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小松 徹 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任助教 (40599172)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ケミカルバイオロジー / 創薬化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで，疾患と関わるタンパク質の機能異常を正しく理解する技術として， genomics，transcriptomics，proteomicsなどの様々な網羅的解析の方法論が確立され，新たなバイオマーカー，創薬標的の発見に多大な貢献をしてきた．しかしながら，酵素をはじめとする生体内のタンパク質の機能は，翻訳後修飾，タンパク質間相互作用などによる動的な制御を受けており，既存の網羅的解析から見出される変化が必ずしも病態と関係しない例も多々報告されている．これに対し，本研究では，酵素が生体内で発揮する動的機能そのものである「酵素活性」を網羅的に解析することで，より病態に近いレベルでの変化から新たな疾患関連タンパク質を探索する「enzymomics（enzymeのomics）」の方法論を開発し，疾患の診断，治療に直結する疾患関連タンパク質の機能異常を明らかにする基盤技術としてこれを確立することを目指す．
本年度，酵素活性を網羅的に評価する方法論の網羅性と感度の向上に取り組み，それぞれにおいて大幅な技術の進歩を実現することに成功した．特に，感度の向上については，血液中の酵素の活性を１分子レベルで検出する方法論を確立し，疾患の早期診断に有用なバイオマーカー候補タンパク質の発見に成功した．本研究成果は，Science Advances誌に掲載され，研究代表者らの所属機関からプレスリリースをおこなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
酵素活性を網羅的に評価する方法論の網羅性と感度の向上に取り組み，それぞれにおいて大幅な技術の進歩を実現することに成功した．
(A) 網羅性の向上について
酵素活性検出のプローブ開発の新規方法論の開発を進め，多くの蛍光プローブを簡便な反応，精製によっておこなうことを可能とする方法論を確立した．これを用いることで，重要な生体機能を担うタンパク質の翻訳後修飾を担うリン酸化，メチル化，アシル化，糖鎖修飾などの付加修飾およびこれらの脱離反応を担う酵素活性を網羅的に評価する蛍光プローブ群の開発への端緒を拓いた．
(B) 感度」の向上について
酵素反応のターンオーバーを利用した微少量酵素の検出系とenzymomics法の活性検出の仕組みを組み合わせた超高感度酵素アッセイ法について，そのパイロット研究の成果を得ることに成功し，論文発表をおこなった（Science Advances 2020）．その方法論を来年度以降に拡張して，様々な疾患の早期診断に資するバイオマーカー候補の探索を進めていくことが出来ると期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
(A) 網羅性の向上について
リン酸化，メチル化，アシル化，糖鎖修飾などの付加修飾およびこれらの脱離反応を担う酵素活性を網羅的に評価する蛍光プローブ群の開発を目指し，プローブのアフィニティー精製を利用した新たなライブラリ合成法の確立を目指す．これにより，本研究課題におけるプローブ分子開発の大幅な効率化を図り，目的のプローブ群の開発を達成する．
(B) 感度の向上について
研究代表者らが確立した酵素活性の１分子レベルの検出系に基づき，種々のバイオマーカーの探索を進めていく．また，これまでに見出されたバイオマーカー候補タンパク室については，より多くの検体を用いた検証を進め，その診断への有用性を確かめていく．
本研究で開発される酵素活性の網羅的評価法について，随時，実際の生体サンプルを用いた酵素活性の網羅的解析へと応用を進めていく．このため，特に，国内外の研究者との共同研究を推進し，酵素活性の網羅的検出という独自の方法論から疾患の成り立ちに直結するタンパク質の機能異常を見出すことを目指した探索研究を進めていく．
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