2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of mechanism of inhibition by kinesin motor with structural and thermodynamic analyses and development of anticancer drugs
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22K06554
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
横山 英志 東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 准教授 (70433208)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | キネシン / モータータンパク質 / 結晶化 / 構造解析 / ATPアナログ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、X線結晶構造解析と熱分析（等温滴定型カロリメトリー）を主な手法として、細胞分裂期特異的なキネシンモータータンパク質であるCENP-Eとその阻害剤やATPアナログとの複合体構造を決定し、それら阻害剤による阻害の様式やATP加水分解の反応機構を解明することで、新規な抗がん剤を設計する構造基盤を得ることを目的とした。既存のタキサン、ビンカアルカロイドなどの微小管阻害剤と異なり、キネシンモーターの阻害剤は非分裂期の微小管には作用しないため、副作用の少ない抗がん剤のリード化合物として期待できる。
初年度の令和4年度には、ヒトCENP-Eのモータードメイン（C末にHis tagを付与）の大量発現と精製の手法をすでに確立しているので、その手法で精製サンプルを得たのち、タンパク質発現時から含まれる内因性のヌクレオチド（ADP）を酵素apyraseを用いて加水分解して除去し、非加水分解性ATP アナログであるAMPPNPを添加した複合体の結晶を得、放射光施設（つくば高エネルギー加速器研究機構）にて1.9 Åと高分解能でX線回折強度データを収集し、分子置換法により構造解析を行った。得られた構造では、AMPPNPの電子密度が確認できた。このAMPPNP複合体構造を既に得られているADP複合体構造と比較することで構造変化を考察した。また本構造を、異なるファミリーのキネシンモータードメインのAMPPNNP複合体構造と比較することで、CENP-Eの特徴的な構造を考察した。構造の詳細について論文にまとめ投稿した。
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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
1. CENP-EモータードメインとATPアナログとの複合体の構造解析を行い、論文発表を行うことができた。
2. これまでの精製手法を用いてCENP-Eモータードメインと阻害剤との複合体の結晶化を進めており、良質な結晶が得られれば構造解析を行うことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CENP-EモータードメインとATPアナログとの複合体の構造解析を初めて行った。この手法を用いて、CENP-Eモータードメインと阻害剤との複合体について結晶化と構造解析に取り組んでいる。CENP-Eモータードメインと阻害剤との複合体構造はこれまで未解明であるため、阻害剤との複合体構造を初めて決定して各種阻害剤の結合様式を解明することができれば、新たな抗がん剤開発の構造基盤が得られると考えられる。さらにCENP-Eモータードメインとその阻害剤（数種）との熱分析を行うことで複合体のＸ線結晶構造解析だけでは得られない情報を得る予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度での消耗品などの購入が当初予定より少なかったが、予定の実験を進めることができた。引き続き次年度にも消耗品などに使用する予定である。
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