Development of a novel chemogenetic tool for in vivo regulation of the target GPCR
| Project/Area Number |
20H02877
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37030:Chemical biology-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
清中 茂樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90422980)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | ケモジェネティクス / GPCR / in vivo / アデノシン受容体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、動物個体で標的細胞の受容体サブタイプを人為的に活性制御するための新しい受容体ケモジェネティクス手法を開発する。研究コンセプトは、本来のリガンド結合能を保持したままで人為的な制御能を受容体に付与し、非侵襲的な手法により動物個体(in vivo)で受容体サブタイプの活性制御を行うことである。Gタンパク質共役受容体に着目し、In silicoスクリーニングで変異受容体および人工リガンドを選択し、細胞を用いた機能評価により最適化する。その後、受容体に変異導入したノックインマウスを作成し、in vivoケモジェネティクスを実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、動物個体で標的細胞の受容体サブタイプに対して、受容体本来の機能を損なうことなく、人為的な制御能を付与した新たなケモジェネティクス法を開発することを目的とする。
初年度は、細胞膜受容体として、Gタンパク質共役型受容体（GPCR）であるアデノシン受容体（A2A受容体）に主に着目して研究を進めた。A2A受容体はGPCRの中でもX線結晶構造情報が多い受容体であり、複数のリガンドとの３次構造が得られている。A2A受容体に対するリガンド(istradefylline)はパーキンソン病薬として認可されており、in vivoでの検証実験においても適切な標的GPCRと言える。本年度は、A2A受容体変異体ライブラリーを作成した。受容体機能を損なうことなくケモジェネティクスを行うために、変異導入箇所としては、細胞外ループ２（ECL2）に着目した。また、人工リガンドとしては、A2A受容体選択的なアンタゴニストとして知られるZM241385に着目し、ECL2に近接する構造を置換した化合物を複数種類合成した。それらの機能評価に関しては、HEK293T細胞に対して変異体およびGα15タンパク質を一過的に発現させ、Fura-2を用いたCa2+イメージングにより評価した。
受容体機能評価の結果、ECL2の中で、受容体機能を損なうことなく変異導入を行えるアミノ酸残基を同定した。また、変異受容体と人工リガンドの初期スクリーニングの結果、野生型と親和性を大きく変化させることができる、変異受容体および人工リガンドペアを見出すことに成功した。
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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
コロナ禍での研究初年度であったが、順調に研究を進めることができた。本申請内容に関しては特許出願まで進めることができた。また、関連する研究の論文化に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究成果で得られ特許取得まで行った研究業績に関して、論文化に向けたデータ取得を行っていく。また、本研究で得られた成果に関して、他の受容体への適用拡大を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
