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Screening of the proteins involved in uptake of ubiquinone in Saccharomyces cerevisiae using synthetic ubiquinone probes

Research Project

Project/Area Number 23K23540
Project/Area Number (Other) 22H02273 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

村井 正俊  京都大学, 農学研究科, 准教授 (80543925)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥 公秀  京都先端科学大学, バイオ環境学部, 准教授 (10511230)
青木 航  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10722184)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywordsユビキノン(コエンザイムQ) / ミトコンドリア / 光親和性標識 / 出芽酵母 / ユビキノン(コエンザイムQ) / ユビキノン / 細胞内輸送 / クリックケミストリー
Outline of Research at the Start

本研究では、有機化学の視点から、ユビキノン(UQ)の細胞内輸送に関与する一連のタンパク質を同定することで、UQの細胞内動態や多様な生理機能を理解する基盤の確立を目指す。そのために、独自に設計・合成したUQプローブ分子を用いた光親和性標識実験を基軸に据え、プロテオーム解析や遺伝学的アプローチと連携して研究を推進する。本研究で得られる成果は、医農薬の新規な創薬標的分子の発掘に繋がることが期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、有機化学の視点から、ユビキノン(UQ)の細胞内輸送に関与する一連のタンパク質を同定することで、UQの細胞内動態や多様な生理機能を理解する基盤の確立を目指す。そのために、独自に設計・合成したUQプローブ分子を用いた光親和性標識実験を基軸に据え、プロテオーム解析や遺伝学的アプローチと連携して研究を推進する。本研究で得られる成果は、医農薬の新規な創薬標的分子の発掘に繋がることが期待できる。2023年度末の段階で、光親和性標識法によっておよそ20種類の「ユビキノン結合性タンパク質」を同定している。その中でも、ミトコンドリア外膜のVDAC1および、内膜上の呼吸鎖複合体IVのサブユニットであるCOX3が同定されたことは意外であったが、両者ともその結合の特異性は高く、現在その生理的意義について精査を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

2023年度までに、pUQ5で生育が相補されたΔCOQ2株に対して光親和性標識実験を行い、UQ取り込みに関与するタンパク質として、ミトコンドリア外膜のVDAC1および、内膜上の呼吸鎖複合体IVのサブユニットであるCOX3を同定した。これら2つのタンパク質は外界に存在するUQが細胞質内に取り込まれ、ミトコンドリアに集積する過程で重要な役割を果たしている可能性が極めて高い。本成果については現在論文投稿中である。このような進捗状況から、研究課題は概ね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

現在までに、光親和性標識法によっておよそ20種類の「ユビキノン結合性タンパク質」を同定している。これらのタンパク質のタンパク質の生理的な意義について、生化学的あるいは遺伝学的なアプローチを通じて検証する予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Respiratory complex I in mitochondrial membrane catalyzes oversized ubiquinones2023

    • Author(s)
      Ikunishi Ryo、Otani Ryohei、Masuya Takahiro、Shinzawa-Itoh Kyoko、Shiba Tomoo、Murai Masatoshi、Miyoshi Hideto
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 299 Issue: 8 Pages: 105001-105001

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.105001

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Discovery of Bis-sulfonamides as Novel Inhibitors of Mitochondrial NADH-Quinone Oxidoreductase (Complex I)2023

    • Author(s)
      Tsuji Atsuhito、Masuya Takahiro、Arichi Norihito、Inuki Shinsuke、Murai Masatoshi、Miyoshi Hideto、Ohno Hiroaki
    • Journal Title

      ACS Medicinal Chemistry Letters

      Volume: 14 Issue: 2 Pages: 211-216

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.2c00504

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diverse reaction behaviors of artificial ubiquinones in mitochondrial respiratory complex I.2022

    • Author(s)
      Uno S, Masuya T, Zdorevskyi O, Ikunishi R, Shinzawa-Itoh K, Lasham J, Sharma V, Murai M, Miyoshi H.
    • Journal Title

      J Biol Chem.

      Volume: 298 Issue: 7 Pages: 102075-102075

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102075

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cryo-EM structures of Na+-pumping NADH-ubiquinone oxidoreductase from Vibrio cholerae2022

    • Author(s)
      Kishikawa Jun-ichi、Ishikawa Moe、Masuya Takahiro、Murai Masatoshi、Kitazumi Yuki、Butler Nicole L.、Kato Takayuki、Barquera Blanca、Miyoshi Hideto
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 4082-4082

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31718-1

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      石川萌、岸川淳一、桝谷貴洋、村井正俊、加藤貴之、Blanca Barquera、三芳秀人
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      日本生体エネルギー研究会 第49回討論会
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  • [Presentation] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2023

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      石川萌, 桝谷貴洋, 村井正俊, Nicole Butler, Blanca Barquera, 三芳秀人
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      石川萌, 岸川淳一, 桝谷貴洋, 村井正俊, 北隅優希, Nicole Butler, 加藤貴之, Blanca Barquera, 三芳秀人
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      日本農芸化学会2023年度大会
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      生西凌, 大谷燎平, 桝谷貴洋, 村井正俊, 志波智生, 三芳秀人
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      日本農芸化学会2023年度大会
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      石川萌, 岸川淳一, 桝谷貴洋, 村井正俊 , 北隅優希, Nicole L. Butler, 加藤貴之, Blanca Barquera, 三芳秀人
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] コレラ菌Na+輸送性NADH-ユビキノン酸化還元酵素におけるユビキノン側鎖の結合部位の同定2022

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      石川萌, 桝谷貴洋, 村井正俊, Nicole L. Butler, Blanca Barquera, 三芳秀人
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  • [Presentation] 人工キノン類を用いたミトコンドリア呼吸鎖複合体-I のユビキノン反応部位の特性解明2022

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      桝谷貴洋, 宇野晋平, 越高知生, 生西凌, 富澤康平, 大谷燎平, 奥田健司, 村井正俊, 三芳秀人
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会第48回討論会
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  • [Remarks] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://www.biofunc-chem.kais.kyoto-u.ac.jp

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  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0145924

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  • [Remarks] Google Scholar

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=I66ybkoAAAAJ&hl=ja

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URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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