Development of a high efficient screening technique of small molecules binding to a target site of protein

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26350976
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 近藤 恭光 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (80333342)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ケミカルアレイ / プロリンリンカー / p38MAPキナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

ケミカルバイオロジーにおいて、小分子化合物は生体システムを研究するための重要なツールであり、化合物ライブラリーの中から目的の蛋白質に特異的に結合する小分子化合物を、より効率的に探索するための戦略が重要である。ケミカルアレイは、目的蛋白質と小分子化合物との物理的相互作用を網羅的かつハイスループットに解析するツールとして非常に有用である。本研究では、ケミカルアレイの検出能の向上に資する技術開発を行い、蛋白質に結合する小分子化合物の中から蛋白質の着目した標的部位に特異的に結合する化合物を高効率に探索する手法を確立する。昨年度まにで、ケミカルアレイの検出能の向上のための技術開発及び蛋白質の着目する部位の1アミノ酸を置換した変異型の蛋白質を用いることで着目する標的部位に結合する化合物を探索する手法を確立してきた。この手法の実用性を実証するために、標的とする蛋白質としてp38MAPキナーゼを用い、p38のアイソフォームに特異的に結合し、キナーゼ阻害活性を有する化合物の取得を目指した。p38には、4つのアイソフォーム（α, β, γ, δ）があり、p38α/βはゲートキーパーと呼ばれるアミノ酸がThrであるのに対して、p38γ/δではMetとなっており、p38α/β特異的な阻害剤であるSB203580は、p38γ/δに対して阻害活性を示さない。p38αT106M変異型に特異的に結合する化合物を探索し、4つの候補化合物を得た。この4つの候補化合物のうち、化合物SU-002 がp38αを阻害せず、p38αT106M変異型を特異的に阻害することを見出した。さらに、この化合物の誘導体を合成し、より強いp38αT106M変異型のキナーゼ阻害活性を示すSU-005を見出した。この化合物SU-005はp38αを阻害せず、p38γ/δを阻害することを見出した。

Research Products

• [Journal Article] Chemical-induced inhibition of blue light-mediated seedling development caused by disruption of upstream signal transduction involving cryptochromes in Arabidopsis thaliana. (2017)
  • Author(s): Ong WD, Okubo-Kurihara E, Kurihara Y, Shimada S, Makita Y, Kawashima M, Honda K, Kondoh Y, Watanabe N, Osada H, Cutler SR, Sudesh K, Matsui M
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 58 Pages: 95-105
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw181
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of Grb2 SH2 Domain Proteins for Mirror-Image Screening Systems. (2017)
  • Author(s): Noguchi T, Ishiba H, Honda K, Kondoh Y, Osada H, Ohno H, Fujii N, Oishi S
  • Journal Title: Bioconjug Chem Volume: 28 Pages: 609-619
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00692
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Allantopyrone A activates Keap1-Nrf2 pathway and protects PC12 cells from oxidative stress-induced cell death. (2017)
  • Author(s): Uesugi S, Muroi M, Kondoh Y, Shiono Y, Osada H, Kimura KI
  • Journal Title: J Antibiot Volume: 70 Pages: 429-434
  • DOI: 10.1038/ja.2016.99
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inhibition of CRM1-mediated nuclear export of influenza A nucleoprotein and nuclear export protein as a novel target for antiviral drug development. (2017)
  • Author(s): Chutiwitoonchai N, Mano T, Kakisaka M, Sato H, Kondoh Y, Osada H, Kotani O, Yokoyama M, Sato H, Aida Y
  • Journal Title: Virology Volume: 507 Pages: 32-39
  • DOI: 10.1016/j.virol.2017.04.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of the inhibitory mechanism of apomorphine against MDM2-p53 interaction. (2017)
  • Author(s): Ishiba H, Noguchi T, Shu K, Ohno H, Honda K, Kondoh Y, Osada H, Fujii N, Oishi S
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Lett Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.03.082
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chemical fragment arrays for rapid druggability assessment. (2016)
  • Author(s): Aretz J, Kondoh Y, Honda K, Anumala UR, Nazare M, Watanabe N, Osada H, Rademacher C
  • Journal Title: Chem Comm Volume: 52 Pages: 9067-9070
  • DOI: 10.1039/c5cc10457b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Screening of a virtual mirror-image library of natural products. (2016)
  • Author(s): Noguchi T, Oishi S, Honda K, Kondoh Y, Saito T, Ohno H, Osada H, Fujiia N
  • Journal Title: Chem Comm Volume: 52 Pages: 7653-7656
  • DOI: 10.1039/c6cc03114e
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Proteomic profiling of small-molecule inhibitors reveals dispensability of MTH1 for cancer cell survival. (2016)
  • Author(s): Kawamura T, Kawatani M, Muroi M, Kondoh Y, Futamura Y, Aono H, Tanaka M, Honda K, Osada H
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 26521
  • DOI: 10.1038/srep26521
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparative chemical array screening for p38γ/δ MAPK inhibitors using a single gatekeeper residue difference between p38α/β and p38γ/δ. (2016)
  • Author(s): Kondoh Y, Honda K, Hiranuma S, Hayashi T, Shimizu T, Watanabe N, Osada H
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: 29881
  • DOI: 10.1038/srep29881
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Opposing roles for SNAP23 in secretion in exocrine and endocrine pancreatic cells. (2016)
  • Author(s): Kunii M, Ohara-Imaizumi M, Takahashi N, Kobayashi M, Kawakami R, Kondoh Y, Shimizu T, Simizu S, Lin B, Nunomura K, Aoyagi K, Ohno M, Ohmuraya M, Sato T, Yoshimura S, Sato K, Harada R, Kim YJ, Osada H, Nemoto T, Kasai H, Kitamura T, Nagamatsu S, Harada A
  • Journal Title: J Cell Biol Volume: 215 Pages: 121-138
  • DOI: 10.1083/jcb.201604030
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 鏡像体タンパク質を利用したc-Src SH2ドメイン阻害剤の探索法の開発 (2017)
  • Author(s): 周敬棠、野口太朗、本田香織、近藤恭光、長田裕之、大野浩章、藤井信孝、大石真也
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] 化合物アレイの新たな活用法：天然物の鏡像体化合物群の活用を目指したスクリーニング法の開発 (2017)
  • Author(s): 近藤恭光、野口太朗、大石真也、本田香織、大野浩章、藤井信孝、長田裕之
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] RK460を基盤としたABA受容体選択的アンタゴニストの開発 (2017)
  • Author(s): 由田和津子、三瓶悠、平井剛、伊藤卓也、近藤恭光、清水猛、長澤和夫、袖岡幹子、長田裕之
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] ChemProteoBase を用いたMTH1阻害剤の作用解析 (2017)
  • Author(s): 室井 誠、川谷 誠、河村 達郎、近藤 恭光、二村 友史、田中美帆、青野晴美、本田香織 長田裕之
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] Improvement of chemical array and comparative chemical array screening of p38γ/δ MAPK inhibitor. (2017)
  • Author(s): Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Sayoko Hiranuma, Takeshi Shimizu, Tomomi Sekine, Nobumoto Watanabe, Hiroyuki Osada
  • Organizer: The 3rd CSRS-ITbM Joint Workshop
  • Place of Presentation: Noyori Conference Hall, Nagoya University (Nagoya, Aichi)
  • Year and Date: 2017-01-12
• [Presentation] Identification of the molecular targets and electrophilic properties of covalent-binding anti-cancer compounds. (2016)
  • Author(s): Shota Uesugi, Makoto Muroi, Yasumitsu Kondoh, Tetsuro Yamashita, Yoshihito Shiono, Masaru Hashimoto, Hiroyuki Osada, Ken-ichi Kimura
  • Organizer: 1st UGAS, Iwate University International Symposium 2016
  • Place of Presentation: Education and Research Building, Iwate University (Morioka, Iwate)
  • Year and Date: 2016-12-17 – 2016-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of fluoropyrimidines on aflatoxin production. (2016)
  • Author(s): Toshiyoshi Yamamoto, Takahiro Kagemoto, Kurin Iimura, Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Hiroyuki Osada, Shohei Sakudai
  • Organizer: International Symposium of Mycotoxicology 2016
  • Place of Presentation: Yayoi Auditorium, The University of Tokyo (Tokyo)
  • Year and Date: 2016-12-01 – 2016-12-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Proteomic profiling of small-molecule inhibitors reveals dispensability of MTH1 for cancer cell survival. (2016)
  • Author(s): Tatsuro Kawamura, Makoto Kawatani, Makoto Muroi, Yasumitsu Kondoh, Yushi Futamura, Harumi Aono, Miho Tanaka, Kaori Honda, and Hiroyuki Osada
  • Organizer: 28th EORTC-NCI-AACR Symposium on Molecular Targets and Cancer Therapeutics
  • Place of Presentation: ICM Messe Munchen (Munich, Germany)
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糸状菌由来の共有結合性抗がん物質による細胞応答と標的分子の比較 (2016)
  • Author(s): 上杉祥太、室井 誠、近藤恭光、山下哲郎、塩野義人、橋本 勝、長田裕之、木村賢一
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-27
• [Presentation] ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)Gagと宿主因子TSG101との相互作用を標的とする新規HIV薬の開発 (2016)
  • Author(s): Lowela Siarot、佐藤洋隆、Nopporn Chutiwitoonchai、小谷治、横山勝、佐藤裕徳、本田香織、近藤恭光、長田裕之、間陽子
  • Organizer: 第１59回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 日本大学生物資源科学部湘南キャンパス(神奈川県藤沢市)
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] Comparative chemical array screening of p38γ/δ MAPK inhibitors by focusing on a single gatekeeper residue difference between p38α/β and p38γ/δ. (2016)
  • Author(s): Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Sayoko Hiranuma, Takeshi Shimizu, Hiroyuki Osada
  • Organizer: １7th Tetrahedron Symposium
  • Place of Presentation: MeliaSitges Hotel Congress Centre (Sitges, Spain)
  • Year and Date: 2016-06-30 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Unusual Suspects: Fragment Screening of Carbohydrate-binding Proteins. (2016)
  • Author(s): Jonas Aretz, Upendra Rao Anumala, Paul Robin Wratil, Hannes Baukmann, Eike-Christian Wamhoff, Jonas Hanske, Hoang Giang Nguyen, Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Nobumoto Watanabe, Hiroyuki Osada, Werner Reutter, Marc Nazae, Christoph Rademacher.
  • Organizer: 10th Drug Design & Medicinal Chemistry
  • Place of Presentation: Maritim Hotel Berlin (Berlin, Germany)
  • Year and Date: 2016-05-11 – 2016-05-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of MTH1 inhibitors by chemical arrays. (2016)
  • Author(s): Tatsuro Kawamura, Makoto Kawatani, Yasumitsu Kondoh, Makoto Muroi, Yushi Futamura, Harumi Aono, Miho Tanaka, Kaori Honda, Hiroyuki Osada
  • Organizer: RIKEN-Max Planck Joint Research Center Fifth Annual Symposium
  • Place of Presentation: Harnack-Haus, Tagungshotel der Max-Planck-Gesellschaft (Berlin, Germany)
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparative chemical array screening for p38γ/δ MAPK inhibitors using a single gatekeeper residue difference between p38α/β and p38γ/δ. (2016)
  • Author(s): Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Sayoko Hiranuma, Takeshi Shimizu, Hiroyuki Osada
  • Organizer: RIKEN-Max Planck Joint Research Center Fifth Annual Symposium
  • Place of Presentation: Harnack-Haus, Tagungshotel der Max-Planck-Gesellschaft (Berlin, Germany)
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fragment arrays for early druggability assessments. (2016)
  • Author(s): Jonas Aretz, Yasumitsu Kondoh, Kaori Honda, Upendra Rao Anumala, Marc Nazare, Nobumoto Watanabe, Hiroyuki Osada, Christoph Rademacher
  • Organizer: RIKEN-Max Planck Joint Research Center Fifth Annual Symposium
  • Place of Presentation: Harnack-Haus, Tagungshotel der Max-Planck-Gesellschaft (Berlin, Germany)
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research