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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Structural elucidation of Wnt signaling mechanism using unique chemical tools

Research Project

Project/Area Number 20H00455
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

高木 淳一  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (90212000)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
KeywordsWntシグナル / ケミカルバイオロジー / 立体構造解析 / 環状ペプチド / アンタゴニスト
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、様々な組織幹細胞の分化状態を制御する鍵因子であるWntシグナルパスウェイについて、ケミカルバイオロジーツールの作用メカニズムの解明を通してその分子論の理解を深めるとともに、環状ペプチドをプローブとしてWntシグナル伝達系の機能構造研究に応用することを目指し、以下の2つの業務項目(②と⑥)に従って研究を進めた。なお、プロジェクト開始時の業務項目①、③、④についてはR3年度開始時までに終了もしくは中止し、R3から着手した⑤についてはR4年度の計画書に記載したように⑥へと内容を変更したので記載しない。
(項目②)LRP6:USAG-1相互作用の構造基盤とWntシグナル阻害メカニズム:内因性のWnt阻害物質であるUSAG-1について、当初目指していたLRP6-USAG1複合体結晶化の代わりに京都大学の高橋克博士と共同で作製した抗USAG-1中和抗体をもちい、抗体-USAG-1複合体の構造解析を目指した。5種類の抗体の遺伝子配列を元に発現コンストラクトを作製し、すべてについて動物細胞発現系で組換え抗体を入手することに成功した。このうち抗体E37については結晶化に適した小型抗体フォーマットFv-claspの形に変換して結晶化を行い、年度末までに微結晶を得た。これらに平行して、抗原であるUSAG-1タンパク質も結晶化に最適な発現コンストラクトの作製とそれを用いた精製条件の確率まで終了した。
(項目⑥)構造情報を利用したWntタンパク質安定化と精製法の確立:自ら決定したWnt3の構造と、その後他のグループから発表されたWnt3aの構造の間で見られたN末端領域の違いをヒントに、疎水性残基を溶液から隠すような変異体をデザインし、その安定化能を評価した。デザインした変異体は組み換え発現効率と精製効率において予想通り優れていたが、残念ながら生理活性を喪失していたので、目的は達成できなかった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022

All Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Celastrol suppresses humoral immune responses and autoimmunity by targeting the COMMD3/8 complex2023

    • Author(s)
      Shirai Taiichiro、Nakai Akiko、Ando Emiko、.... Takagi Junichi、Suzuki Kazuhiro
    • Journal Title

      Science Immunology

      Volume: 8 Pages: eadc9324

    • DOI

      10.1126/sciimmunol.adc9324

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Wnt 2022 EMBO | the Company of Biologists workshop and Yamada conference2023

    • Author(s)
      Kikuchi Akira、Takagi Junichi、Takada Shinji、Ishitani Tohru、Minami Yasuhiro
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 28 Pages: 249~257

    • DOI

      10.1111/gtc.13014

  • [Journal Article] Advances in tooth agenesis and tooth regeneration2023

    • Author(s)
      Ravi V.、Murashima-Suginami A.、Kiso H.、Tokita Y.、Huang C.L.、Bessho K.、Takagi J.、Sugai M.、Tabata Y.、Takahashi K.
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 22 Pages: 160~168

    • DOI

      10.1016/j.reth.2023.01.004

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct Cryo-ET observation of platelet deformation induced by SARS-CoV-2 spike protein2023

    • Author(s)
      Kuhn Christopher Cyrus、Basnet Nirakar、Bodakuntla Satish、Alvarez-Brecht Pelayo、Nichols Scott、Martinez-Sanchez Antonio、Agostini Lorenzo、Soh Young-Min、Takagi Junichi、Biert?mpfel Christian、Mizuno Naoko
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 620

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36279-5

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Designing receptor agonists with enhanced pharmacokinetics by grafting macrocyclic peptides into fragment crystallizable regions2022

    • Author(s)
      Sakai Katsuya、Sugano-Nakamura Nozomi、Mihara Emiko、Rojas-Chaverra Nichole Marcela、Watanabe Sayako、Sato Hiroki、Imamura Ryu、Voon Dominic Chih-Cheng、Sakai Itsuki、Yamasaki Chihiro、Tateno Chise、Shibata Mikihiro、Suga Hiroaki、Takagi Junichi、Matsumoto Kunio
    • Journal Title

      Nature Biomedical Engineering

      Volume: 7 Pages: 164~176

    • DOI

      10.1038/s41551-022-00955-6

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ラッソ・グラフト法を用いた抗体の高付加価値化技術2022

    • Author(s)
      高木淳一、菅 裕明
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 40 Pages: 820-824

  • [Journal Article] Engineered fast-dissociating antibody fragments for multiplexed super-resolution microscopy2022

    • Author(s)
      Zhang Qianli、Miyamoto Akitoshi、Watanabe Shin、Arimori Takao、Sakai Masanori、Tomisaki Madoka、Kiuchi Tai、Takagi Junichi、Watanabe Naoki
    • Journal Title

      Cell Reports Methods

      Volume: 2 Pages: 100301~100301

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2022.100301

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure-Based Discovery of a Novel Class of Small-Molecule Pure Antagonists of Integrin αVβ32022

    • Author(s)
      Sen Soumyo、Spasic Aleksandar、Sinha Anjana、Wang Jialing、Bush Martin、Li Jihong、Ne?i? Dragana、Zhou Yuchen、Angiulli Gabriella、Morgan Paul、Salas-Estrada Leslie、Takagi Junichi、Walz Thomas、Coller Barry S.、Filizola Marta
    • Journal Title

      Journal of Chemical Information and Modeling

      Volume: 62 Pages: 5607~5621

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.2c00999

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hybrid in vitro/in silico analysis of low‐affinity protein?protein interactions that regulate signal transduction by <scp>Sema6D</scp>2022

    • Author(s)
      Tanaka Tsubasa、Ekimoto Toru、Nagatomo Meri、Neyazaki Makiko、Shimoji Erena、Yamane Tsutomu、Kanagawa Sakura、Oi Rika、Mihara Emiko、Takagi Junichi、Akashi Satoko、Ikeguchi Mitsunori、Nogi Terukazu
    • Journal Title

      Protein Science

      Volume: 31 Pages: e4452

    • DOI

      10.1002/pro.4452

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] De novo Fc-based receptor dimerizers differentially modulate PlexinB1 function2022

    • Author(s)
      Sugano-Nakamura Nozomi、Matoba Kyoko、Hirose Mika、Bashiruddin Nasir K.、Matsunaga Yukiko、Yamashita Keitaro、Hirata Kunio、Yamamoto Masaki、Arimori Takao、Suga Hiroaki、Takagi Junichi
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 30 Pages: 1411~1423.e4

    • DOI

      10.1016/j.str.2022.07.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Engineering ACE2 decoy receptors to combat viral escapability2022

    • Author(s)
      Arimori Takao、Ikemura Nariko、Okamoto Toru、Takagi Junichi、Standley Daron M.、Hoshino Atsushi
    • Journal Title

      Trends in Pharmacological Sciences

      Volume: 43 Pages: 838~851

    • DOI

      10.1016/j.tips.2022.06.011

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional role of the Frizzled linker domain in the Wnt signaling pathway2022

    • Author(s)
      Ko Seung-Bum、Mihara Emiko、Park Yedarm、Roh Kyeonghwan、Kang Chanhee、Takagi Junichi、Bang Injin、Choi Hee-Jung
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: 421

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03370-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An engineered ACE2 decoy neutralizes the SARS-CoV-2 Omicron variant and confers protection against infection in vivo2022

    • Author(s)
      Ikemura Nariko、Taminishi Shunta、Inaba Tohru、Arimori Takao、Motooka Daisuke、Katoh Kazutaka、Kirita Yuhei、Higuchi Yusuke、Li Songling、Suzuki Tatsuya、Itoh Yumi、Ozaki Yuki、Nakamura Shota、Matoba Satoaki、Standley Daron M.、Okamoto Toru、Takagi Junichi、Hoshino Atsushi
    • Journal Title

      Science Translational Medicine

      Volume: 14 Pages: eabn7737

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.abn7737

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 受容体構造生物学から創薬へ -LassoGraft Technologyと受容体作動薬の開発-2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      量子構造生物学委員会第8回研究会
    • Invited
  • [Presentation] Fcを基盤としたバイオ医薬モダリティ“Mirabody”による受容体機能の修飾2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      第一回日本抗体学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] The "Lasso-grafted" Fc Design Platform Offers Creation of Novel Receptor Agonists and Antagonists2022

    • Author(s)
      Junichi Takagi
    • Organizer
      The 68th NIBB Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] LassoGraft Technologyによる新規バイオ医薬品モダリティの創成2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      次世代モダリティ研究会
    • Invited
  • [Presentation] 高親和性受容体デコイによる“エスケープフリー”のCOVID-19治療薬創製2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      創薬薬理フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] LassoGraft Technologyによる新規バイオ医薬品モダリティの創成2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      大阪大学工学研究科テクノアリーナ・フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] ラッソ・グラフト法を用いた抗体の高付加価値化技術2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      第8回蛋白質創薬学分野講演会
    • Invited
  • [Presentation] 受容体の構造生物学研究から新しいバイオ医薬の創製へ2022

    • Author(s)
      高木淳一
    • Organizer
      12th INA Chemical Biology Seminar
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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