2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of optical technology for quantitative regulation of intracellular kinases
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19K22241
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水上 進 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | キナーゼ / フォトスイッチ / 光薬理学 / 阻害剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体内での酵素の機能やその複雑な分子ネットワークを解明する手法として、特定の酵素の活性を阻害剤などによって修飾し、それに応答した生体反応を調べる手法が古くから用いられている。一方、近年の光解析技術を用いて、もし特定の酵素活性を光刺激によって特定の場所で特定の時間に瞬時に変調させ、その細胞応答をリアルタイムに観察することができれば、標的酵素の生理的な役割に関して時空間的な情報が得られることから、これまで得られなかった機能を明らかにできると期待できる。本研究では、申請者らが独自に開発している光可逆的蛋白質ラベル化技術を利用することで、特定の細胞内酵素活性を光照射によって定量的に制御する技術を開発する。本研究においては、その標的分子として重要な創薬ターゲットであるキナーゼに対象を定め、中でもがんに関与する上皮成長因子受容体（EGFR）を選択し、このキナーゼ活性を制御するための分子プローブの開発の合成を開始した。設計したプローブはEGFR阻害剤ゲフィチニブの部分構造とタグ蛋白質eDHFRのフォトスイッチリガンドの二つの機能性部位を持つ二官能性化合物構造をしている。まず、それぞれのフラグメントごとに合成を行い、幾つかの異なる長さのリンカーで連結する。最終的な連結はアジドとアルキンのClick反応を選択する。これまでにフォトスイッチリガンド部位の合成を完了し、さらに酵素阻害剤部位の合成を中途段階まで行った。
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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
標的キナーゼとしてEGFR、その阻害剤としてはゲフィチニブを選択した。一方、細胞に発現させるタグ蛋白質としては大腸菌ジヒドロ葉酸還元酵素（eDHFR）を選択した。光応答性のキナーゼ阻害剤はeDHFRのフォトスイッチリガンドとキナーゼ阻害剤がリンカーで連結した構造であり、合成はフォトスイッチリガンド、キナーゼ阻害剤、リンカー部位の三つのパートに分けて着手した。また、非光応答性のコントロール化合物として、eDHFRに選択的なリガンドトリメトプリム（TMP)を連結させたコントロール化合物も合成する。本年度はまず、eDHFRに結合するフォトスイッチリガンド部位の合成を完了し、ゲフィチニブの部分構造を有する阻害剤部位の合成に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
キナーゼ阻害剤部位の合成が完了した後、長さの異なる複数のリンカーの両端に阻害剤、フォトスイッチリガンドを修飾した二官能性の光機能性阻害剤を合成する。また、eDHFRを細胞膜の内側に発現させて、光に応答して膜タンパク質である近傍での阻害剤濃度を変化させるシステムを開発し、細胞内の内在性EGFR活性を光制御するシステムを開発する。
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| Causes of Carryover |
測定機器の購入に関わる物品費の使用が次年度になったため。
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