2021 Fiscal Year Research-status Report
Redox control of disease-related metalloproteins and its application to drug development
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19K07024
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三重 安弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00415746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻野 博文 大阪大学, 総合学術博物館, 准教授 (10707144)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属蛋白質 / インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ / トリプトファン代謝 / ナノ構造電極 / 電気化学アッセイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、がん等の疾病と金属蛋白質との関連が明らかになってきており、その蛋白質機能・特性を分子レベルで理解することは、該蛋白質をターゲットとする創薬において重要である。しかしながら、機能発現に重要な金属の酸化還元（レドックス）状態を制御する良好な手法が確立さ
れておらず、in vivoでの疾病との相関研究に比べ、その理解は遅れている。本研究では、ナノ構造電極を活用する電気化学法を用いて、創薬ターゲットとなる金属蛋白質のレドックス制御技術を開発し、該蛋白質機能の分子レベルでの理解を進展させることを主目的とする。
本年度（3年目）は、これまでに見出している酸化還元酵素の電気化学制御に有用なナノ構造電極に加えて更に多様な電極を作製し、疾患に関与する金属蛋白質の電気化学的な酸化還元制御を検討した。特に、免疫抑制に関与する（促進する）インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）を主なターゲットとした。種々の電極上に複数の方法でIDOを電極界面に固定化し電気化学計測を行ったところ、当該酵素の水酸基を用いて特定のナノ構造電極上に固定した場合に、良好な酸化還元応答が得られた。適切な酸化還元電位や電子移動速度定数を見積もることができ、当該酵素の電気化学的なレドックス制御に成功した。また、基質であるトリプトファン存在下で制御を行うと、当該代謝反応に由来する電流応答の変化が観測され、電気化学的にIDO反応を迅速簡便にアッセイできることが示唆された。従来の還元剤を用いるアッセイ法では、還元剤による反応阻害などが報告されていることから、本手法が有用な分析法になると期待される。一方、様々なナノ構造電極を作製するなかで、有機酸を効率良くアミノ酸へ還元する電極触媒も見出した。
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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
新型コロナウィルスの影響により、全体的な遅延はあるものの、これまでおよび新たに見出したナノ構造電極を用いて、免疫抑制に関与する蛋白質であるインドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼのレドックス制御に世界で初めて成功し、創薬に重要な当該酵素の正確なアッセイ法としての可能性を示すことができた。加えて、他の酸化還元反応に有効なナノ構造電極触媒を見出すこともできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
疾患関連金属蛋白質の電気化学的な酸化還元制御とその酵素反応機構の詳細を、変異体や複数の電気化学計測法などを用いた実験から明らかにする。また、抗がん薬のターゲットとして期待されるIDOなどについて、その阻害アッセイ法などを確立し、In silicoスクリーニング等と組み合わせ、創薬展開のための基盤技術を構築する。
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| Causes of Carryover |
（理由）予定していた学会や会議・打合せ等に参加することができなかった。また、新たに見出した創薬ターゲット酵素のアッセイ法などについて、創薬ツールとしての展開が期待されたため、次年度に検討することとした。
（使用計画）上記成果の学会発表や詳細な打合せのための旅費や、上述の創薬展開のための新規アッセイ法の分析や応用展開等のための費用に充てる。
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