Development of proteostasis modulators targeting the co-chaperon E3 ligase STUB1

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies
• Project/Area Number: 21H00274
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 合山 進 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80431849)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: タンパク質間相互作用 / 熱ショックタンパク質 / ユビキチン / Alphascreen / Split-TurboID / Split-GFP

Outline of Annual Research Achievements

細胞内におけるタンパク質の恒常性(プロテオスタシス)は、タンパク質の合成、フォールディング、分解のバランスによって保たれている。プロテオスタシスは、タンパク質の折り畳みを介助する分子シャペロンとして働く熱ショックタンパク質や、折り畳みに失敗したタンパク質をユビキチン化して分解するE3リガーゼSTUB1などの働きによって維持されている。本研究では、STUB1と熱ショックタンパク質との関係を詳細に解析し、STUB1によるユビキチン化誘導にはHSP70との協調が必須であるのに対し、HSP90は寧ろ抑制的に働くことを見出した。また、STUB1-HSP70/HSP90複合体の近接分子を探索するための実験系としてSplit-TurboIDシステムを開発した。TurboIDは周囲の分子をビオチン化する機能を持つ酵素であり、私達の開発したシステムでは、STUB1とHSP70もしくはHSP90が結合すると分割されていたTurboIDが再生して、周囲の分子をビオチン化する。このSplit-TurboIDシステムとLC/MS解析を組み合わせ、STUB1/HSP70およびSTUB1/HSP90複合体のインタラクトーム解析を行い、両複合体の近接分子を網羅的に同定した。さらに、STUB1-HSP70, STUB1-HSP90結合を検出する手法としてコムギ無細胞AlphaScreen及びNanoBiTシステムを確立した。これらの実験系と東大創薬機構の化合物を活用して化合物スクリーニングを行い、STUB1と熱ショックタンパク質の結合を阻害・増強する作用を持つ複数の化合物を同定した。これらは、STUB1の機能を変化させて細胞内のプロテオスタシス調節薬として働く可能性があり、今後検証を進めていく。

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

• [Journal Article] The E3 ligase DTX2 inhibits RUNX1 function by binding its C-terminus and prevents the growth of RUNX1-dependent leukemia cells. (2023)
  • Author(s): Taishi Yonezawa, Hirotaka Takahashi, Yangying Hao, Chie Furukawa, Akiho Tsuchiya, Wenyu Zhang, Tsuyoshi Fukushima, Tomofusa Fukuyama, Tatsuya Sawasaki, Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • Journal Title: FEBS Journal Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CRISPR-dCas9 activation全ゲノムスクリーニング法による骨髄系腫瘍に対するDecitabineの作用機序の解明 (2023)
  • Author(s): 藪下知宏、知念拓実、西山敦哉、南谷泰仁、中西真、北川大樹、北村俊雄、合山進
  • Organizer: 第40 回染色体ワークショップ、第21回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] ASXL1によるパラスペックル制御と白血病 (2022)
  • Author(s): 山本圭太、合山進、北村俊雄
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Development of proteostasis modulators targeting the co-chaperon E3 ligase STUB1 (2022)
  • Author(s): Yangying Hao, Susumu Goyama
  • Organizer: Ubiquitin New Frontier
• [Presentation] unable knockdown of target genes by the novel CRISPR/Cas13 degron system (2022)
  • Author(s): Keita Yamamoto, Susumu Goyama
  • Organizer: Ubiquitin New Frontier
• [Presentation] Decitabine induces excessive DNA-DNMT1 crosslinks and perturbs faithful mitosis of myeloid tumors (2022)
  • Author(s): Tomohiro Yabushita, Shuhei Asada, Keita Yamamoto, Naru Sato, Yutaka Enomoto, Yosuke Tanaka, Tomofusa Fukuyama, Atsuya Nishiyama, Makoto Nakanishi, Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • Organizer: 第84回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Mitotic Perturbation Is a Key Mechanism of Action of Decitabine in Myeloid Tumor Treatment (2022)
  • Author(s): Tomohiro Yabushita, Takumi Chinen, Atsuya Nishiyama, Shuhei Asada, Keita Yamamoto, Naru Sato, Yutaka Enomoto, Yosuke Tanaka,Keiko Katoh, Kaori Saitoh, Takamasa Ishikawa, Hitoshi Sato, Tomoyoshi Soga, Yasuhito Nannya, Makoto Nakanishi, Daiju Kitagawa,Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • Organizer: 64th American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting and Exposition
  • Int'l Joint Research