2020 Fiscal Year Research-status Report
Photo-regulation of mitotic kinesin Eg5 function using photochromic inhibitors which have multiple photo-switching states
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19K05818
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| Research Institution | Soka University |
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Principal Investigator |
丸田 晋策 創価大学, 理工学部, 教授 (40231732)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 機能性抗癌剤 / キネシン / 光制御 / フォトクロミック分子 / 分子モーター / 細胞有糸分裂 / アゾベンゼン / スピロピラン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キネシン Eg5 は、微小管をレールとして駆動するATP 駆動型のモーター蛋白であり、細胞有糸分裂に関わる重要な役割を担っている生体分子機械である。 Monastrol 、STLCなどの特異的阻害剤は、Eg5 による有糸分裂を停止させて、アポトーシスを誘導することが示されており、抗ガン剤として注目されている。またその阻害の分子機構は明らかにされている。 我々は、これまでにアゾベンゼンなどのフォトクロミック分子の誘導体が、これらの阻害剤を模倣して光可逆的 にEg5の機能を阻害することを明らかにした。本研究の目的は、二種類のフォトクロミック分子であるアゾベンゼンとスピロピランをカップリングさせることにより、複数の光異性化状態を形成する多段階光スイッチ機構を持つEg5制御デバイスを開発して、キネシンEg5の活性を自在に光制御する。そして、細胞レベル でEg5の機能を光可逆的に操り、細胞機能を制御することである。フォトクロミック化合物としてスピロピランとアゾベンゼン誘導体を用いて、複数の異性化状態を示す新規Eg5阻害剤、スピロピランスルホアゾベンゼン (SPSAB)を合成した。 SPSABは、それぞれVIS、UV、およびin the darkで、SP-Trans、MC-Cis、MC-Transの異なる3つの異性化状態を示した。 そしてSPSABのin vitro実験において、Eg5-ATPase活性は、強く、弱く、中程度に制御されることが示された。 SPSABの3つの異性化状態の 中で、SP-Trans異性体は、基礎およびMT依存ATPaseアッセイの両方で強力な阻害活性を示した。さらに従来型キネシン共存下においてin vitro motility assayを行うことにより微小管と解離した状態でキネシン Eg5を阻害することが示された。
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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
これまでに、2つのフォトクロミック分子であるアゾベンゼンとスピロピラン誘導体を連結させることにより、紫外線照射、可視光線照射そしてin the darkで異なる3つの光異性化状態を形成するキネシン Eg5阻害剤を合成した。このフォトクロミック阻害剤とキネシン Eg5の相互作用の基礎的な生化学実験結果は投稿論文にまとめることができている。さらに、微小管依存的ATPaseサイクルのどのステップを阻害しているかを従来型キネシンを用いたmixed motor assayで解析し、既存の阻害剤STLCと同様に微小管と解離した状態を阻害することが示された。従って2019年度の研究計画は、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.ストップフローを用いた速度論的解析: 今回合成したキネシンEg5阻害剤が、各異性化状態においてキネシン Eg5のATP加水分解サイ クルのどのステップを阻害しているか明らかにする。
2. 阻害剤結合部位のドッキングシミュレーション解析 In silicoによる解析によりキネシン Eg5上の可能な結合部位を解析を行う。現在連携しているドッキングシミュレーションの専門家との共同研究として実施する。
3.長崎大学の研究協力者と連携してHela細胞を用いて多段階スイッチ機構を持つ阻害剤が及ぼす細胞分裂へ光可逆的な影響を解析する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により予定されていた研究成果報告を行う学術学会がオンライン開催となり、旅費を使用しなかったため。
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[Presentation] Identification of kolaflavanone, a Garcinia biflavonoid, as novel inhibitor of mitotic kinesin Eg52020
Author(s)
Ogunwa Tomisin Happy, Kei Sadakane, Shinsaku Maruta, Takayuki Miyanishi, Elekofehinti, O. Olusola, Kolawole O. Ayodele, Akinmoladun C. Afolabi, Omotuyi I. Olaposi
Organizer
第93回日本生化学会大会
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