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生命金属動態の理解と制御のための分子認識素子の開発

Planned Research

Project AreaIntegrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System
Project/Area Number 19H05766
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

津本 浩平  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90271866)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中木戸 誠  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80784511)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥77,480,000 (Direct Cost: ¥59,600,000、Indirect Cost: ¥17,880,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2019: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000)
Keywords病原性微生物 / 金属取り込み / 低分子化抗体 / 低分子化合物 / 物理化学
Outline of Research at the Start

化膿レンサ球菌および黄色ブドウ球菌は常在菌である一方で、ヒトに対する多様な病原因子を有しており、しばしば疾患を引き起こす。さらに高い薬剤耐性獲得能を有しているため、抗生物質に変わる新たな治療手法の開発が急務である。そこで、金属が機能的に重要な役割を果たしている金属取り込み関連タンパク質を標的とし、物理化学的な手法に基づくスクリーニングを行うことにより、機能制御分子を取得、新規な作用機序を有する抗菌剤の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、病原性微生物である化膿レンサ球菌および黄色ブドウ球菌を標的とし、鉄取り込み系の阻害に基づいた抗菌剤開発を目指している。
本年度は、化膿レンサ球菌に存在する3種の鉄取り込み経路のそれぞれについて、低分子化合物および低分子化抗体を活用した機能阻害分子取得のスクリーニング系を構築し、ShrおよびMtsAについてはin vitroでリガンド結合を阻害し、かつ抗菌活性を有する低分子化合物の取得に成功した。また、単独ではリガンド結合の阻害が確認されなかった複数の低分子化抗体を連結させたバイパラトピック抗体を作製することにより、リガンド結合の阻害能を有する改変抗体の開発に成功し、各種生化学/物理化学的解析を行うことにより、その作用機序についても明らかにしつつある。さらに、FtsBについても結晶構造解析によってリガンド結合の分子認識機構を明らかにするとともに、リガンドの結合を阻害する低分子化抗体の取得に成功し、複合体の構造解析によってその分子機構も明らかにしている。
黄色ブドウ球菌に対する抗菌剤開発として。前年度までに見出していた、IsdHによるヘモグロビンからのヘム鉄奪取におけるドメイン間リンカーの役割についての精密解析を完了し、原著論文として発表した。さらに、前年度取得したIsdHおよびIsdBとヘム鉄の相互作用を阻害する低分子化抗体について、抗原との複合体構造を決定し、機能阻害の分子機構を明らかにした。微生物を用いた解析により、この抗体が抗菌活性を有することを示しており、今後抗菌剤としての開発を目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

COVID-19の影響により当初の計画よりも研究の進展が遅れていたが、研究費を繰り越し、予定していた実験を次年度に実施することにより、当初見込まれていた研究計画を遂行することができているため。

Strategy for Future Research Activity

COVID-19により当初計画よりも遅れが生じたものの、その後研究計画を繰り下げて実施しており、順調に研究が進展している。今後の推進方策として、すでに抗菌活性を有する阻害分子については分子機構の解明および更なる高機能化を目指す。また、in vitroにおいて機能阻害効果が見られている阻害分子については、微生物を用いた抗菌活性について評価を進め、引き続き抗菌活性を有する阻害分子の取得を目指す。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report

Research Products

(81 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (20 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 20 results,  Open Access: 11 results) Presentation (59 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 18 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Structure and role of the linker domain of the iron surface-determinant protein IsdH in heme transportation in Staphylococcus aureus.2022

    • Author(s)
      Valenciano-Bellido Sandra、Caaveiro Jose M.M.、Morante Koldo、Sushko Tatyana、Nakakido Makoto、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: - Issue: 6 Pages: 101995-101995

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.101995

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antibody recognition of complement Factor H reveals a flexible loop involved in Atypical Hemolytic Uremic Syndrome pathogenesis2022

    • Author(s)
      Yokoo Takanori、Tanabe Aki、Yoshida Yoko、Caaveiro Jose M.M.、Nakakido Makoto、Ikeda Yoichiro、Fujimura Yoshihiro、Matsumoto Masanori、Entzminger Kevin、Maruyama Toshiaki、Okumura C.J.、Nangaku Masaomi、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: - Issue: 6 Pages: 101962-101962

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.101962

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Delicate balance among thermal stability, binding affinity, and conformational space explored by single-domain VHH antibodies2021

    • Author(s)
      Ikeuchi Emina、Kuroda Daisuke、Nakakido Makoto、Murakami Akikazu、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 20624-20624

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98977-8

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural and thermodynamical insights into the binding and inhibition of FIH-1 by the N-terminal disordered region of Mint32021

    • Author(s)
      Ten Tensho、Nagatoishi Satoru、Maeda Ryo、Hoshino Masaru、Nakayama Yoshiaki、Seiki Motoharu、Sakamoto Takeharu、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 297 Issue: 5 Pages: 101304-101304

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.101304

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  • [Journal Article] Regulation of cadherin dimerization by chemical fragments as a trigger to inhibit cell adhesion2021

    • Author(s)
      Senoo Akinobu、Ito Sho、Nagatoishi Satoru、Saito Yutaro、Ueno Go、Kuroda Daisuke、Yoshida Kouhei、Tashima Takumi、Kudo Shota、Sando Shinsuke、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1041-1041

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02575-3

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanism of dimerization and structural features of human LI-cadherin2021

    • Author(s)
      Yui Anna、Caaveiro Jose M.M.、Kuroda Daisuke、Nakakido Makoto、Nagatoishi Satoru、Goda Shuichiro、Maruno Takahiro、Uchiyama Susumu、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 297 Issue: 3 Pages: 101054-101054

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.101054

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  • [Journal Article] Characterization of a putative maltodextrin-binding protein of Streptococcus pyogenes, SPs0871 and the development of a VHH inhibitor2021

    • Author(s)
      Yamawaki T, Nakakido M, Ujiie K, Aikawa C, Nakagawa I, Tsumoto K
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 6 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.05.056

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  • [Journal Article] Anion solvation enhanced by positive supercharging mutations preserves thermal stability of an antibody in a wide pH range2021

    • Author(s)
      Kasahara Keisuke、Kuroda Daisuke、Tanabe Aki、Kawade Raiji、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 563 Pages: 54-59

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.05.053

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  • [Journal Article] Development of biparatopic bispecific antibody possessing tetravalent scFv-Fc capable of binding to ROBO1 expressed in hepatocellular carcinoma cells2021

    • Author(s)
      Watanabe Yuji、Tanabe Aki、Hamakubo Takao、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 170 Issue: 2 Pages: 307-315

    • DOI

      10.1093/jb/mvab049

    • NAID

      40022722450

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic Dissection of Potency and Selectivity of Cytosolic Hsp90 Inhibitors2021

    • Author(s)
      Yoshimura Chihoko、Nagatoishi Satoru、Kuroda Daisuke、Kodama Yasuo、Uno Takao、Kitade Makoto、Chong-Takata Khoontee、Oshiumi Hiromi、Muraoka Hiromi、Yamashita Satoshi、Kawai Yuichi、Ohkubo Shuichi、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Medicinal Chemistry

      Volume: 64 Issue: 5 Pages: 2669-2677

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.0c01715

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  • [Journal Article] Proteomic identification and validation of novel interactions of the putative tumor suppressor PRELP with membrane proteins including IGFI-R and p75NTR2021

    • Author(s)
      Kosuge Hirofumi、Nakakido Makoto、Nagatoishi Satoru、Fukuda Tetsuya、Bando Yasuhiko、Ohnuma Shin-ichi、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 296 Pages: 100278-100278

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100278

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural basis for antigen recognition by methylated lysine?specific antibodies2021

    • Author(s)
      Ishii M, Nakakido M, Caaveiro JMM, Kuroda D, Okumura CJ, Maruyama T, Entzminger K, Tsumoto K.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 296 Pages: 100176-100176

    • DOI

      10.1074/jbc.ra120.015996

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Highly sensitive HPLC analysis and biophysical characterization of N‐glycans of IgG‐Fc domain in comparison between CHO and 293 cells using FcγRIIIa ligand2020

    • Author(s)
      Kosuge Hirofumi、Nagatoishi Satoru、Kiyoshi Masato、Ishii‐Watabe Akiko、Tanaka Toru、Terao Yosuke、Oe Seigo、Ide Teruhiko、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Biotechnology Progress

      Volume: 36 Issue: 6

    • DOI

      10.1002/btpr.3016

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  • [Journal Article] Generation of biparatopic antibody through two-step targeting of fragment antibodies on antigen using SpyTag and SpyCatcher2020

    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Takayanagi Kensuke、Kusano-Arai Osamu、Iwanari Hiroko、Hamakubo Takao、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Biotechnology Reports

      Volume: 25 Pages: e00418-e00418

    • DOI

      10.1016/j.btre.2020.e00418

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  • [Journal Article] Engineering Stability, Viscosity, and Immunogenicity of Antibodies by Computational Design2020

    • Author(s)
      Kuroda Daisuke、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 109 Issue: 5 Pages: 1631-1651

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2020.01.011

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    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Tamura Hiroko、Caaveiro Jose M M、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Protein Engineering, Design and Selection

      Volume: 32 Issue: 9 Pages: 423-431

    • DOI

      10.1093/protein/gzaa006

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  • [Journal Article] Structural and thermodynamic basis for the recognition of the substrate-binding cleft on hen egg lysozyme by a single-domain antibody2019

    • Author(s)
      Akiba Hiroki、Tamura Hiroko、Kiyoshi Masato、Yanaka Saeko、Sugase Kenji、Caaveiro Jose M. M.、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 15481-15481

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50722-y

    • NAID

      120006822517

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  • [Journal Article] How the protonation state of a phosphorylated amino acid governs molecular recognition: insights from classical molecular dynamics simulations2019

    • Author(s)
      Kawade Raiji、Kuroda Daisuke、Tsumoto Kouhei
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 594 Issue: 5 Pages: 903-912

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13674

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  • [Journal Article] Biophysical characterization of the breast cancer-related BIG3-PHB2 interaction: Effect of non-conserved loop region of BIG3 on the structure and the interaction.2019

    • Author(s)
      Chigira T, Nagatoishi S, Takeda H, Yoshimaru T, Katagiri T, Tsumoto K.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 518 Issue: 1 Pages: 183-189

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.08.028

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  • [Journal Article] Structural features of methionine aminopeptidase2-active core peptide essential for binding with S100A42019

    • Author(s)
      Katagiri Naohiro、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Endo Hideya
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 516 Issue: 4 Pages: 1123-1129

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.07.006

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    • Author(s)
      中木戸 誠、竹内 美結、長門石 曉、相川 知宏、中川 一路、津本 浩平
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      第94回 日本細菌学会総会
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      津本浩平
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      津本浩平
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      中木戸 誠、竹内 美結、伊藤 翔、相川 知宏、長門石 曉、中川 一路、津本 浩平
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      山脇 つくし、中木戸 誠、相川 知宏、中川 一路、津本 浩平
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      横尾 尚典、田部 亜季、中木戸 誠、長門石 曉、カアベイロ ホセ、吉田 瑶子、池田 洋一郎、南学 正臣、津本 浩平
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      木下 清晶、中木戸 誠、黒田 大祐、カアベイロ ホセ、 津本 浩平
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      妹尾 暁暢、長門石 曉、黒田 大祐、伊藤 翔、上野 剛、齋藤 雄太朗、吉田 浩平、田島 卓実、工藤 翔太、山東 信介、津本 浩平
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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-07-19  

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