2022 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, 総合博物館, 准教授 (10707144)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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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 / ニューログロビン / ナノ構造電極 / 金ナノ粒子 |
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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（4年目）は、これまでに開発した酸化還元酵素の電気化学計測に有用なナノ構造電極を用いて、昨年度に引き続き免疫抑制に関与する酵素、インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）、の電気化学調査を行った。活性の異なるIDOの変異体を複数種作製し、基質代謝反応の電流応答を比較したところ、従来の生化学的なアッセイ方法で得られた相関と良く一致する結果が得られ、本電気化学手法が当該酵素のアッセイ法として妥当であることを示すことができた。また、これまでとは異なる新たなナノ構造電極を金ナノ粒子を用いて作製し、アルツハイマー病等の疾患抑制に関与しているニューログロビン（NGB）の電気化学計測を行ったところ、明瞭な酸化還元応答が得られた。従来のナノ構造電極よりも4倍大きな速度定数が得られ、効率的にNGBのレドックス状態を制御できることを明らかにした。基質の一つと推定されている過酸化水素を系に導入したところ、NGBのレドックス電位付近において、酵素触媒反応に由来する濃度依存的な電流応答（増加）が観測されたことから、電気化学的な当該酵素反応の駆動と、触媒反応の活性を評価できることも示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルス等の影響により、全体的な遅延はあるものの、これまで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と当該酵素反応の電気化学的なアッセイ法が有用であることを変異型酵素等を用いて明らかにすることができた。また、金ナノ粒子を用いた新しいナノ構造電極の開発にも成功し、既存のナノ構造電極よりも優れた性質を有することを示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ等の電気化学アッセイ法を用いた、阻害剤の探索を In silico 手法を活用して実施することで、新たな阻害剤候補化合物を探索し、創薬展開のための基盤技術を構築する。また、他の疾患関連酵素の計測にも挑戦する。更に、新たに創製したナノ構造電極の詳細についても解析を進める。
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| Causes of Carryover |
（理由）新型コロナウィルスの影響による実験時間の制約などにより、ターゲット酵素の様々な条件下での電気化学計測の検討が遅れた。一方で、酸化還元酵素のレドックス制御に大変有効な新たなナノ構造電極の作製に成功し、従来のナノ構造電極よりも優れた性質が確認できたため、次年度に当該電極の詳細な解析とそれを用いた酵素の電気化学アッセイを計画した。
（使用計画）前記の金属蛋白質のレドックス制御に有用な新規ナノ構造電極の詳細な解析や、これを用いた新たな酵素反応解析の実施や当該成果の発表等のための費用に充てる。
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