小分子化合物と光によるタンパク質分解の時空間的制御

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05733
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹本 靖 京都大学, 化学研究所, 助教 (50453543)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ケミカルバイオロジー / 小分子化合物 / 光照射 / タンパク質分解

Outline of Annual Research Achievements

これまでに、スクアレン合成酵素（SQS）の阻害剤であるYM-53601を細胞に添加し、紫外線を照射すると、SQSが選択的に分解されることを発見し、この分解にはSQSのC末領域（371-397）が重要であることを見出していた。本研究では、このSQSのC末領域を光分解性タグとして活用し、任意のタンパク質を小分子化合物依存的に光分解できる系の構築を目指している。昨年度までに、このSQSのC末領域由来のペプチドが、ラジカルとの反応性が高いペプチドであり、紫外線照射によるYM-53601の開裂を端として生じるラジカルにより分解されることを見出していた。そこで、本年度は、SQSのC末領域についてさらに解析を行なった。SQSのC末領域（371-397）のアミノ酸を一つずつアラニンに置換した点変異体（アラニンスキャン）、あるいは数アミノ酸を欠損した変異体を作製して検討した結果、この領域の中で特にラジカルによる分解に重要な領域を同定することができ、その特徴を把握することができた。この知見は、光分解性タグの最小化や分解効率の向上に役立てられると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでに見出していたSQSのC末領域の中で、ラジカルによる分解に重要な領域をさらに絞り込むことができたため、この領域を光分解性タグとして活用する際に、配列の最小化や分解効率の向上といった応用が期待できるから。

Strategy for Future Research Activity

現在、光分解性タグを連結したタンパク質のYM-53601による光分解に紫外線を用いているため、細胞に少なからずダメージが生じている。そこで、今回見出したタグ配列を活用し、より長い波長の光で分解が生じるか検討する。また、YM-53601の類縁体等に、より長い波長の光で分解を誘導できるものがあるか検討する。評価系を構築することができた際には、いくつかのモデル系で機能するか、検討する。

Research Products

• [Journal Article] Chemoproteomic Profiling of a Pharmacophore-Focused Chemical Library (2020)
  • Author(s): Louvy Lynn Punzalan, Lulu Jiang, Di Mao, Amarjyoti Das Mahapatra, Shinichi Sato, Yasushi Takemoto, Mari Tsujimura, Kosuke Kusamori, Makiya Nishikawa, Lu Zhou, Motonari Uesugi
  • Journal Title: Cell Chemical Biology Volume: 27 Pages: 708-718
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2020.04.007
  • Peer Reviewed