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無細胞翻訳系による炭素-炭素結合形成技術の確立

Research Project

Project/Area Number 09J09079
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Living organism molecular science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

森本 淳平  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords翻訳合成 / ハイスループットスクリーニング / SIRT2 / ペプチド / ハイスループットスクーニニング / リボソーム / 無細胞翻訳 / 炭素-炭素結合 / リボザイム / 分子進化工学
Research Abstract

申請者は、生体の翻訳の機能で炭素-炭素結合を形成させることで、多様な構造を有するライブラリの構築およびスクリーニングをmRNAディスプレイ法によって可能とすることを目指した。初年度の前半でこの研究を追求したが達成には至らなかったため、側鎖に特殊な構造を有するアミノ酸が導入されたペプチドライブラリを構築・スクリーニングする、という研究へと方向転換し、初年度の後半および第2年度の研究を通してこれを達成した。本年度は、前年度の研究で得られたヒト脱アセチル化酵素SIRT2の阻害ペプチドをさらに深く評価する研究を行った。
まず、SIRT2阻害ペプチドS2iL8およびS2iD7のいくつかの変異型を合成してSIRT2への結合能および阻害能を評価することで、これらペプチドの強力な結合能の構造的基盤を明らかとした。この結果は学術誌へ論文投稿し掲載された。また、本研究の基盤技術となるフレキシザイムというリボザイムについての総説も学術誌に掲載された。また、阻害ペプチドの分子構造の徹底的な改造を行なうことによって、IK^<Tac>TY(K^<Tac>=チオアセチルリシン)というペプチドを創出し、10μMで細胞内のSIRT1を阻害し、p53のアセチル化レベルを亢進させることに成功した。この成果は現在論文投稿準備中である。さらに、東京大学の濡木研究室との共同研究を通してSIRT2阻害ペプチS2iL5とSIRT2との共結晶構造の解明にも成功した。この結果から、in vitroでの活性評価の結果を裏付けるデータだけでなく、SIRT2の基質特異性に関わるような新たな知見も得られた。これら結晶構造解析の成果についても、現在論文投稿準備中である。
このように、本年度の研究を通して、一報の論文掲載とさらに二報分の論文の研究成果をあげた。
三年間の研究を通じて、当初の目的であった炭素-炭素結合を形成することはできなかったものの、特殊なペプチドライブラリの構築およびスクリーニング技術の発展に貢献し、興味深い構造を有する強力な阻害剤の獲得に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究開始当初は、翻訳合成によって特殊な構造を有するペプチドを合成する技術の確立が目的であった。しかしながら研究を進行させて行く中で、研究室全体として特殊ペプチドのスクリーニング技術の研究が活発になりまた進展してきた。その結果申請者も当初の目的であった特殊ペプチドの合成だけでなく、ライブラリ構築とスクリーニングも行い、実際に翻訳後修飾酵素に対する阻害ペプチドを獲得することにまで至ったため。

Strategy for Future Research Activity

本研究で得られた特殊ペプチド阻害剤は、現在までのところ標的のSIRT2をin vitroでは阻害するものの細胞内では阻害できていない。このため、ペプチドの細胞内移行性やプロテアーゼ耐性などの各種性質を向上させる必要があると考えられる。本研究の終盤で我々はペプチドとSIRT2の共結晶構造の解明に成功しており、どのような相互作用を通じてペプチドがSIRT2と強く結合しているのかを明らかにすることができた。今後はこの情報をもとにペプチド配列の最適化・最小化を行うことで細胞内でのSIRT2阻害を達成できると考えている。また、本研究の当初の目的であったリボソーム内での炭素-炭素結合の形成であるが、これについてはアシルtRNAの反応性の向上やリボソームの改変などを行なうことによって達成できるのではないかと考える。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2012 2011 2010 2009

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] In Vitro Selection of Anti-Akt2 Thioether-Macrocyclic Peptides Leading to Isoform-Selective Inhibitors2012

    • Author(s)
      Hayashi, Y.; Morimoto, J.: Suga, H.
    • Journal Title

      ACS Chemical Biology

      Volume: 7 Issue: 3 Pages: 607-613

    • DOI

      10.1021/cb200388k

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of Macrocyclic Peptides Armed with a Mechanism-Based Warhead : Isoform-Selective Inhibition of Human Deacetylase SIRT22012

    • Author(s)
      Morimoto, J.: Hayashi, Y., Suga, H.
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: (In press) Issue: 14 Pages: 3423-3427

    • DOI

      10.1002/anie.201108118

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Flexizymes : Their Evolutionary History and the Origin of Catalytic Function2011

    • Author(s)
      Morimoto, J.; Hayashi, Y.; K.Iwasaki, K.; Suga, H.
    • Journal Title

      Accounts of Chemical Research

      Volume: 44 Issue: 12 Pages: 1359-1368

    • DOI

      10.1021/ar2000953

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accelerating the discovery of nonstandard peptide inhibitors against a deacetylase powered by the RaPID display2010

    • Author(s)
      Morimoto, J., Suga, H.
    • Journal Title

      Peptide Science 2010

      Volume: (in press 掲載確定)

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] 特殊ペプチドの翻訳プログラム合成とケミカルバイオロジーへの展開2009

    • Author(s)
      中島永二, 森本淳平, 菅裕明
    • Journal Title

      化学と生物 47

      Pages: 353-359

    • NAID

      10026435545

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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 特殊ペプチドスクリーニング技術RaPIDシステムにより創出されたSIRT2阻害ペプチド2012

    • Author(s)
      森本淳平、林勇樹、菅裕明
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-27
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 特殊ペプチドスクリーニング技術RaPIDシステムのサーチュイン阻害剤開発への応用2012

    • Author(s)
      森本淳平、林勇樹、菅裕明
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(東京)
    • Year and Date
      2012-03-27
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  • [Presentation] Development of sirtuin inhibitor peptides via reprogramming the genetic code2010

    • Author(s)
      Jumpei Morimoto, Hiroaki Suga
    • Organizer
      PACIFICHEM 2010
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center
    • Year and Date
      2010-12-17
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Accelerating the discovery of nonstandard peptide inhibitors against a deacetylase powered by the RaPID display2010

    • Author(s)
      Jumpei Morimoto, Hiroaki Suga
    • Organizer
      5^<th> Internationa Peptide Symposium
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      2010-12-08
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝暗号のリプログラミングを利用した特殊ペプチドライブラリーの構築と酵素阻害剤の取得2010

    • Author(s)
      森本淳平、菅裕明
    • Organizer
      日本化学部会生体機能関連化学部会 第25回若手フォーラム
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2010-09-23
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝暗号のリプログラミングを利用した脱アセチル化酵素阻害剤の開発2010

    • Author(s)
      森本淳平、菅裕明
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第5回年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学
    • Year and Date
      2010-05-18
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素阻害物質を位置特異的導入した環状特殊ペプチドのセレクション2010

    • Author(s)
      森本淳平
    • Organizer
      RNA workshop 5.0
    • Place of Presentation
      京都大学(京都)
    • Year and Date
      2010-03-24
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Search for selective inhibitor peptides toward SIRT2 by mRNA display utilizing genetic code reprogramming2009

    • Author(s)
      森本淳平
    • Organizer
      1st International Conference on Circular Proteins
    • Place of Presentation
      Heron Island (Australia)
    • Year and Date
      2009-10-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of selective inhibitor peptides toward SIRT2 by mRNA display utilizing genetic code reprogramming2009

    • Author(s)
      森本淳平
    • Organizer
      第2回スイス-日本生命化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2009-09-12
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ペプチド鎖中での2つの直交反応を利用した二環ペプチドの翻訳合成2009

    • Author(s)
      森本淳平
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第4回年会
    • Place of Presentation
      神戸市産業振興センター(神戸)
    • Year and Date
      2009-05-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Methods for library synthesis of peptides containing functional specific small molecules and their screening of active species2010

    • Inventor(s)
      菅裕明、森本淳平
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学
    • Industrial Property Number
      2010-270507
    • Filing Date
      2010-12-03
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

URL: 

Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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