| Project/Area Number |
22KJ0925
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| Project/Area Number (Other) |
22J13974 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小菅 啓史 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 多重特異性 / 蛋白質間相互作用 / シグナル伝達 / がん抑制蛋白質 / 蛋白質工学 / 計算科学 / 速度論 / 細胞接着 |
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| Outline of Research at the Start |
医薬品開発において、複数の標的分子に対して多重特異的に相互作用するmulti-target drugが注目されつつある。本研究では、生体内のがん抑制蛋白質PRELPの多重特異的相互作用を応用した新規抗がん治療薬の設計戦略を提案する。PRELPの相互作用蛋白質を同定し、組換え蛋白質を用いた物理化学的手法によってその相互作用機構を明らかにするとともに、細胞アッセイによってPRELPの多重特異的相互作用に基づく腫瘍抑制機能の創出機構を解明する。これらの知見をもとにPRELPに対して変異導入を行うことで、複数の相互作用およびシグナル伝達を同時に制御することができる機能蛋白質をデザインする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、がん抑制蛋白質PRELPの多重特異的相互作用の分子機構とそれに基づく腫瘍抑制メカニズムを明らかにし、PRELPの多重特異性を応用した新規抗がん治療薬の設計戦略を提案することを目的として研究を実施した。前年度までにPRELPの多重特異的な標的結合を介して細胞接着分子の発現が変動し、がん細胞の増殖が抑制されることが示唆されている。さらに本年度においてはPRELPによるシグナル伝達制御の解析を実施し、組換えPRELP蛋白質をA549肺癌細胞へ添加することによって、がん細胞の増殖に関わるAktのリン酸化が抑制されることが明らかとなった。
また、前年度に得られた知見を踏まえて、野生型とは異なる多重特異性を示すPRELP変異体の設計を実施した。前年度において、PRELPがTGFβ1、IGFI-R、p75NTRに対してロイシンリッチリピート（LRR）ドメイン内の異なる領域を介して結合することが示唆されている。本年度においては、まずPRELPのモデリング構造を用いたSpatial Aggregation Propensity（SAP）計算を行うことでLRRドメインに疎水性領域が存在していることが明らかとなった。その疎水性領域が一部の標的蛋白質との相互作用界面の形成に寄与していると予測し、SAP計算における疎水性スコアが高いアミノ酸残基に対して、Rosettaソフトウェアを用いて構造安定性を損なわないような変異を導入した複数のコンストラクトを設計した。これらの変異体に関して組換え蛋白質を発現・精製して表面プラズモン共鳴法による各標的蛋白質との相互作用解析を行ったところ、TGFβ1に対する親和性が大きく低下する一方でIGFI-Rとp75NTRに対する親和性は野生型と同等であるPRELP変異体の取得に成功し、多重特異性の制御に基づく分子設計戦略の提案へと繋がる結果が得られた。
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