2014 Fiscal Year Annual Research Report
改良型リガンド指向性触媒反応による細胞内標的タンパク質の効率的ラベル化技術の構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity |
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| Project/Area Number |
26102729
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高岡 洋輔 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (80599762)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / 細胞・組織 / 生体分子 / 生理活性 / プロテオーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生理活性天然物が結合する標的タンパク質、あるいはその複合体に対して、細胞内で化学修飾する方法の開発を行い、そのまま抽出／同定することを目標とする。用いる手法は、前所属先で開発されたAGD化学で、この方法は、タンパク質に認識される小分子リガンドに、有機触媒であるDMAPを連結したリガンド連結DMAPと、DMAPに活性化されて反応するチオエステル誘導体の２種類を用い、標的タンパク質の近傍でのみチオエステルをDMAPで活性化することで、標的特異的なラベル化が進行する。本反応を、生きた細胞の中で行うための足がかりとして本年度は、標的タンパク質のモデル系として、免疫応答等の生理現象に関わることが知られているFKBP12を選択し、このリガンドであるFK506誘導体をリガンドに据え、リガンド連結DMAPを合成した。次にアシルドナーの構造最適化は、チオエステルの脱りきであるチオフェノール誘導体の脱離能を、そのpKaから合理的に設計し、スクリーニングを実施した。その結果、トリメチルチオフェノール誘導体が適度な反応性を有し、細胞の内在性FKBP12を選択的に化学修飾することに成功した。さらにアシルドナーの親水性もコントロールすることで、細胞内から余剰の分子を除くことができ、結果としてFKBP12を蛍光イメージングすることができた。これらの結果は、反応性と細胞内局在性の両面を最適化することで、AGD化学を様々なタンパク質に適用できる一般性の高いラベル化法へと昇華したとも言え、今後さらなる発展を予期する成果を上げることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りの結果が得られ、すでにこの成果の一部については論文掲載にいたった。また同時に、別手法によっても細胞内タンパク質のラベル化とイメージングを達成し、様々なアプローチによって細胞内タンパク質の可視化戦略が提案できたという点で、当初の計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本系をもとに様々なタンパク質のラベル化を検討し、例えば細胞内での蛋白質間相互作用の解析など、応用研究に展開する予定である。また、現在は動物細胞のみならず、植物細胞／個体系へとラベル化法を展開しつつあり、タンパク質のケミカルラベル化をより一般性の高い方法へと拡張することを目指す。
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