Target identification of bioactive molecules based on detection of protein denaturation state

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02848
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Sato Shinichi 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20633134)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: タンパク質化学修飾 / チロシン / ヒスチジン / proximity labeling / 熱変性 / タンパク質表面

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on the characteristics of aromatic amino acid residues that are buried within the internal structure of proteins in their native state but exposed on the protein surface during the thermal denaturation process. We have developed chemical modification methods targeting tyrosine and histidine residues.
The tyrosine residue-specific labeling reaction we developed specifically targets the exposed tyrosine residues on the protein surface. Our aim was to visualize the protein's thermal denaturation state, and for this purpose, we have developed a practical and efficient approach for modifying tyrosine residues in protein structures.
Additionally, as a secondary outcome of this study, we successfully developed a method for modifying histidine residues in proteins.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではタンパク質熱変性を可視化する手法を目指し、タンパク質構造上の芳香族アミノ酸残基の化学修飾法を開発した。本研究によって開発されたチロシン残基修飾法は従来法に比べ効率が高く、タンパク質表面上のチロシン残基に選択性が高いという特徴がある。本手法はタンパク質製剤の機能化、タンパク質間相互作用に寄与する部位構造の状態解析、翻訳後修飾状態の解析等、種々の用途での活用が期待できる。
また、本研究によって開発された触媒の近接環境で完結するヒスチジン残基修飾反応は、プロテオミクス解析技術と組みわせることによって、タンパク質の会合状態の把握を可能にする重要な基盤技術になると期待される。