| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
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| Project/Area Number |
18H05500
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村田 茂穂 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20344070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山野 晃史 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 主席研究員 (30547526)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥131,430,000 (Direct Cost: ¥101,100,000、Indirect Cost: ¥30,330,000)
Fiscal Year 2021: ¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000)
Fiscal Year 2020: ¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000)
Fiscal Year 2019: ¥28,860,000 (Direct Cost: ¥22,200,000、Indirect Cost: ¥6,660,000)
Fiscal Year 2018: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
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| Keywords | ユビキチン / プロテアソーム / オートファジー / ケミカルバイオロジー / 細胞内分解 / PROTAC / キメラ化合物 / ステープルペプチド / 化合物スクリーニング / タンパク質分解 / オルガネラ分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではタンパク質間相互作用を阻害する分子間相互作用スクリーニングにより取得する低分子化合物・天然物を活用することにより、細胞内分解系制御において従来の研究手法では未解明であった諸問題を解決すべく、以下の研究を推進した。
１. ケモテクノロジーによるプロテアソーム制御：①プロテアソームユビキチン受容体の基質選別機構の解明：プロテアソーム上の3種類のユビキチン受容体サブユニット(RPN1, RPN10, RPN13)とユビキチンとの相互作用を阻害を検出するin vitroの検出系が完成したので、理化学研究所の有する化合物ライブラリーを利用してスクリーニングを実施予定である。②栄養環境に応答したプロテアソーム分子集合の動的制御の生理的意義の解明：スクリーニングにより、プロテアソーム分子集合の要であるアセンブリーシャペロンUmp1を組み替えタンパク質として精製し、化合物アレイによる阻害剤候補化合物を取得した。
２. ケモテクノロジーによるユビキチン選択的オートファジーの制御：①オートファジー専用デコーダー分子の基質選別機構の解明：PROTAC/SNIPER技術を用いて、人為的にミトコンドリア外膜タンパク質のユビキチン化およびmitophagyを誘導するシステムの樹立に成功した。また、ユビキチン化タンパク質をオートファジーマシナリーへ運ぶデコーダー分子群のユビキチン鎖特異性と基質特異性を明らかにするための、相互作用阻害剤の取得のためのスクリーニング系を構築の構築が完了した。
３. キメラ化合物による選択的分解誘導系の開発：ユビキチン非依存的な選択的分解誘導法の開発：プロテアソーム・オートファジーマシナリーと標的タンパク質・オルガネラを連結させるキメラ化合物作製のために必要なアッセイ系の構築を完了し、化合物のスクリーニングを開始した。
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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
全ての課題について、化合物取得のためのアッセイ系構築が完了し、スクリーニング段階に入っており、順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. ケモテクノロジーによるプロテアソーム制御：プロテアソームユビキチン受容体の基質選別機構の解明：プロテアソーム上の3種類のユビキチン受容体サブユニット(RPN1, RPN10, RPN13)についてユビキチン鎖との相互作用を阻害する化合物が取得でき次第、in vitroおよび細胞によるアッセイを実施する。栄養環境に応答したプロテアソーム分子集合の動的制御の生理的意義の解明：Ump1阻害剤と期待される候補化合物の特異性、off-targetを調べ、プロテアソーム分子集合阻害特異的に作用していることを確認する。
２. ケモテクノロジーによるユビキチン選択的オートファジーの制御：オートファジー専用デコーダー分子の基質選別機構の解明：損傷ミトコンドリアの選択的オートファジーを中心に、ユビキチン化タンパク質をオートファジーマシナリーへ運ぶデコーダー分子群のユビキチン鎖特異性と基質特異性を明らかにするための、相互作用阻害剤の候補化合物が取得でき次第、in vitroおよび細胞によるアッセイを実施する。既知のオートファジー経路に依存しないオルガネラ分解機構の探索：ESCRT複合体によるユビキチン認識によるオルガネラ分解の立証と機構解明に挑む。
３. キメラ化合物による選択的分解誘導系の開発：ユビキチン非依存的な選択的分解誘導法の開発：結合化合物が取得でき次第、結合性をビアコアにより確認するとともに、結合特異性を確認する。有望な化合物についてはプロテアソーム・オートファジーマシナリーと標的タンパク質・オルガネラを連結させるキメラ化合物の作製を開始する。
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Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Stress- and ubiquitylation-dependent phase separation of the proteasome.2020
Author(s)
Yasuda, S., * Tsuchiya, S., * Kaiho, A., * Guo, Q., Ikeuchi, K., Endo, A., Arai, N., Ohtake, F., Murata, S., Inada, T., Baumeister, B., Fernandez-Busnadiego, R., Tanaka, K. **, and Saeki, Y. ** (*These authors contributed equally, **Corresponding authors)
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Journal Title
Nature
Volume: 578
Pages: 296-300
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Trans-omics impact of thymoproteasome in cortical thymic epithelial cells.2019
Author(s)
Ohigashi, I., Tanaka, Y., Kondo, K., Fujimori, S., Kondo, H., Palin, A-C., Hoffmann, V., Kozai, M., Matsushita, Y., Uda, S., Motosugi, R., Hamazaki, J., Kubota, H., Murata, S., Tanaka, K., Katagiri, T., Kosako, H., and Takahama, Y.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 29
Pages: 2901-2916
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Parkin-mediated ubiquitylation redistributes MITOL/March5 from mitochondria to peroxisomes.2019
Author(s)
Koyano, F., Yamano, K., Kosako, H., Kimura, K., Kimura, M., Fujiki, Y., Tanaka, K., and Matsuda, N.
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Journal Title
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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