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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Chemical regulation of intrinsically disordered proteins in animal and plant cells

Research Project

Project/Area Number 21H02077
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

大神田 淳子  信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (50233052)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords14-3-3シグマ / 蛍光標識剤 / アクリルアミド / フシコクシン
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、フシコクシン誘導体を用いた14-3-3たんぱく質間相互作用(PPI)の操作により動植物内細胞中の特定のリン酸化天然変性たんぱく質の活性に摂動を与え、生物機能ならびに細胞の環境応答の仕組みを解明し、創薬ならびに農業技術開発に資する知見を得ることを目的とする。2022年度は、フシコクシン半合成誘導体による14-3-3 isoform特異的可視化を検討した。具体的には、フシコクシンの糖鎖に求電子反応性基と蛍光基を組み込んだ架橋剤を合成した。化合物の設計では、リン酸化リガンドとの三者会合体形成時に14-3-3sigma isoformに特異的なCys38と近接効果により共有結合反応が起こることを期待し、合成は、バイオ生産によりグラムスケールで取得したフシコクシンJを出発原料とし、グルコース6’位水酸基を位置選択的化学修飾によりアミノ基に変換し、BODIPYとアクリルアミド基を含有したリシン誘導体を縮合することで達成した。各種リン酸化ペプチドリガンド存在下での14-3-3の蛍光標識化を蛍光ゲルイメージングで評価した結果、Cys38を持たないzeta isoformでは蛍光標識が起こらなかった一方、sigma isoformの場合には明らかなリガンド依存的蛍光標識化が認められ、cys38を標的とするisoform選択的な蛍光可視化が可能であることが示された。また、フシコクシンの12位水酸基の有無とリン酸化リガンドのi+1, i+2位アミノ酸残基によって蛍光標識化効率が変動し、12-ヒドロキシフシコクシンはi+1がC末端のリン酸化リガンドの場合に14-3-3sigmaを高効率で標識することが明らかにされた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

フシコクシンの糖鎖水酸基の位置選択的官能基変換により、蛍光基と親電子反応性官能基を付与した誘導体を調製し、in vitroでの機能を確認することができた。細胞夾雑系における選択的蛍光検出の検討に向けて重要な知見といえる。一方、抗がん活性フシコクシンの作用機序解析が順調に進み、細胞内標的との作用点をほぼ特定することができた。その結果、細胞ストレス応答との関連が示唆され、未知の飢餓ストレス応答機構解明に向けた足掛かりが得られた。

Strategy for Future Research Activity

最終年度では、特に抗がん活性フシコクシン誘導体の作用機序の全容解明に向けた検証と高活性新規誘導体の創出に注力する。具体的には標的蛋白質のノックダウンによる化合物の効果への影響の検証と標的部位のリン酸化を担う責任キナーゼの同定を検討し、結果をまとめて論文投稿する。また、クリック化学によるフシコクシン誘導体ライブラリを構築し、既存の活性を上回る誘導体の探索も検討する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Structure-activity-relationship study of semi-synthetically modified fusicoccins on their stabilization effect for 14-3-3-phospholigand interactions2022

    • Author(s)
      Nanami Ogino, Ryoma Masuda, Louvy Lynn Punzalan, Emi Yamashita, Shota Igaue, Yoshihisa Inoue, Junko Ohkanda
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      Volume: 73 Pages: 117020

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2022.117020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Expression and purification of DYRK1A kinase domain in complex with its folding intermediate-selective inhibitor FINDY2022

    • Author(s)
      Ninako Kimura, Kanako Saito, Takashi Niwa, Masato Yamakawa, Shota Igaue, Junko Ohkanda, Takamitsu Hosoya, Isao Kii
    • Journal Title

      Protein Expression and Purification

      Volume: 195-196 Pages: 106089

    • DOI

      10.1016/j.pep.2022.106089

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ジテルペン配糖体フシコクシンと14-3-3たんぱく質の直交性ペアの開発2023

    • Author(s)
      桐山寛生・大神田淳子
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] KRas超可変領域を模倣した中分子によるKRas脂質修飾の制御2023

    • Author(s)
      堀内直己・大神田淳子
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] Elucidation of the mRNA translational repression machinery by stabilizing 14-3-3-mediated protein-protein interactions2023

    • Author(s)
      荻野 菜々美・室井 誠・長田 裕之・松本 健・吉田 稔・喜井 勲・大神田 淳子
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] 天然変性概日時計転写因子を標的とした親電子反応性コバレント阻害剤の創製と生物活性評価2023

    • Author(s)
      山中 和也・今西 未来・大神田 淳子
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
  • [Presentation] 天然物によるタンパク質間相互作用の調整とmRNA翻訳抑制2023

    • Author(s)
      大神田 淳子
    • Organizer
      大阪大学蛋白研セミナー
    • Invited
  • [Presentation] Fusicoccin:A tool for exploration of 14-3-3-mediated signaling pathways2023

    • Author(s)
      Junko Ohkanda
    • Organizer
      ACBI 2023 Toba Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemically modified phytotoxin enhances translational repression by stabilizing 14-3-3 interactions2022

    • Author(s)
      Junko Ohkanda, Nanami Ogino, Ryoma Masuda, Shota Igaue, Makoto Muroi, Hiroyuki Osada, Ken Matsumoto, Minoru Yoshida, Isao Kii
    • Organizer
      ICBS2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フシコクシンによる14-3-3たんぱく質間相互作用の変調と医農薬への応用2022

    • Author(s)
      大神田 淳子
    • Organizer
      バイオメディカル研究所インタラクティブセミナー
    • Invited
  • [Presentation] 植物病原菌二次代謝産物は植物成長を促進する2022

    • Author(s)
      大神田 淳子
    • Organizer
      日中大学フェアフォーラム
    • Invited
  • [Presentation] 天然変性概日時計因子を標的としたコバレント阻害剤の創製2022

    • Author(s)
      山中和也・細谷侑佑・今西未来・大神田淳子
    • Organizer
      生体機能関連若手サマースクール
  • [Presentation] 抗がん活性フシコクシン誘導体はmRNA翻訳抑制複合体を安定化する2022

    • Author(s)
      荻野 菜々美・伊賀上 祥汰・増田 遼馬・室井 誠・長田 裕之・松本 健・吉田 稔・喜井 勲
    • Organizer
      ケミカルバイオロジー年会

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Published: 2024-12-25  

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