Linking novel bioactive compounds to their targets and pathways using chemical genomics and morphological profiling

• 研究課題/領域番号: 15H04483
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: BOONE CHARLES 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (70601342)
• 研究分担者: 大矢 禎一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20183767)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: chemical genomics / morphological profiling / yeast / target identification

研究成果の概要

網羅的遺伝学的相互作用に基づく酵母ケミカルゲノミクス法と高次元バイオイメージングシステムCalMorphを利用した細胞形態プロファイリング法を組み合わせて化合物の標的を高速に予測する基盤を開発した。確立した基盤を用いて、理研の天然化合物バンク（NPDepo）をはじめ合計7つの化合物ライブラリーに所蔵される化合物13,524個についてスクリーニングを行い、化合物の標的機能の注釈付けを行った。

研究成果

• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
• [国際共同研究] ミネソタ大学(米国)
• [国際共同研究] ミネソタ大学(米国)
• [国際共同研究] トロント大学(カナダ)
• [国際共同研究] ストラスブール大学/リヨン大学(フランス)
• [国際共同研究] University of Minnesota(米国)
• [雑誌論文] MOSAIC: a chemical-genetic interaction data repository and web resource for exploring chemical modes of action (2018)
  • 著者名/発表者名: Nelson J, Simpkins SW, Safizadeh H, Li SC, Piotrowski JS, Hirano H, Yashiroda Y, Osada H, Yoshida M, Boone C, Myers CL.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 7 ページ: 1251-1252
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btx732
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Global study of holistic morphological effectors in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki G, Wang Y, Kubo K, Hirata E, Ohnuki S, Ohya Y
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 19 号: 1 ページ: 149-149
  • DOI: 10.1186/s12864-018-4526-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Testing the neutral hypothesis of phenotypic evolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Ho WC, Ohya Y, Zhang J
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 114 号: 46 ページ: 12219-12224
  • DOI: 10.1073/pnas.1710351114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional annotation of chemical libraries across diverse biological processes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Piotrowski JS, Li SC, Deshpande R.......Shirahige K,......Boone C.
  • 雑誌名: Nat Chem Biol. 巻: 13 号: 9 ページ: 982-993
  • DOI: 10.1038/nchembio.2436
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phenotypic diagnosis of lineage and differentiation during sake yeast breeding (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Ohnuki, Hiroki Okada, Anne Friedrich, Yoichiro Kanno, Tetsuya Goshima, Hirokazu Hasuda, Masaaki Inahashi, Naoto Okazaki, Hiroyasu Tamura, Ryo Nakamura, Dai Hirata, Hisashi Fukuda, Hitoshi Shimoi, Katsuhiko Kitamoto, Daisuke Watanabe, Joseph Schacherer, Takeshi Akao, Yoshikazu Ohya
  • 雑誌名: G3 (Bethesda) 巻: 7 号: 8 ページ: 2807-2820
  • DOI: 10.1534/g3.117.044099
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Systematic analysis of Ca2+ homoeostasis in Saccharomyces cerevisiae based on chemical-genetic interaction profiles (2017)
  • 著者名/発表者名: Farzan Ghanegolmohammadi, Mitsunori Yoshida, Shinsuke Ohnuki, Yuko Sukegawa, Hiroki Okada, Keisuke Obara, Akio Kihara, Kuninori Suzuki, Tetsuya Kojima, Nozomu Yachie, Dai Hirata, Yoshikazu Ohya
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 28 号: 23 ページ: 3415-3427
  • DOI: 10.1091/mbc.e17-04-0216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Dual Activity Responsible for the Elongation and Branching of β-(1,3)-Glucan in the Fungal Cell Wall. (2017)
  • 著者名/発表者名: Aimanianda V, Simenel C, Garnaud C, Clavaud C, Tada R, Barbin L, Mouyna I, Heddergott C, Popolo L, Ohya Y, Delepierre M, Latge JP
  • 雑誌名: MBio 巻: 8 号: 3
  • DOI: 10.1128/mbio.00619-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring genetic suppression interactions on a global scale (2016)
  • 著者名/発表者名: van Leeuwen J, Pons C, Mellor JC, Yamaguchi TN, Friesen H, ..., and Boone C.
  • 雑誌名: Science 巻: 354 号: 6312
  • DOI: 10.1126/science.aag0839
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A global genetic interaction network maps a wiring diagram of cellular function (2016)
  • 著者名/発表者名: Costanzo M, VanderSluis B, Koch EN, Baryshnikova A, Pons C, ..., and Boone C.
  • 雑誌名: Science 巻: 353 号: 6306
  • DOI: 10.1126/science.aaf1420
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Examination and Disruption of the Yeast Cell Wall (2016)
  • 著者名/発表者名: Okada H, Kono K, Neiman AM, Ohya Y
  • 雑誌名: Cold Spring Harb Protoc. 巻: 2016 号: 8 ページ: 078659-078659
  • DOI: 10.1101/pdb.top078659
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fluorescent Labeling of Yeast Cell Wall Components. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okada H, Ohya Y
  • 雑誌名: Cold Spring Harb Protoc. 巻: 2016 号: 8 ページ: 085241-085241
  • DOI: 10.1101/pdb.prot085241
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exploiting Single-Cell Quantitative Data to Map Genetic Variants Having Probabilistic Effects. (2016)
  • 著者名/発表者名: Chuffart F, Richard M, Jost D, Burny C, Duplus-Bottin H, Ohya Y, Yvert G.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 12 号: 8 ページ: e1006213-e1006213
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006213
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of a mutation causing a defective spindle assembly checkpoint in high ethyl caproate-producing sake yeast strain K1801. (2016)
  • 著者名/発表者名: Goshima T, Nakamura R, Kume K, Okada H, Ichikawa E, Tamura H, Hasuda H, Inahashi M, Okazaki N, Akao T, Shimoi H, Mizunuma M, Ohya Y, Hirata D.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 80 号: 8 ページ: 1657-62
  • DOI: 10.1080/09168451.2016.1184963
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large-Scale Survey of Intraspecific Fitness and Cell Morphology Variation in a Protoploid Yeast Species. (2016)
  • 著者名/発表者名: Jung PP, Sigwalt A, Ohnuki S, de Montigny J, Ohya Y, Schacherer J.
  • 雑誌名: G3 巻: 6 号: 4 ページ: 1063-71
  • DOI: 10.1534/g3.115.026682
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plant-derived antifungal agent poacic acid targets β-1,3-glucan (2015)
  • 著者名/発表者名: Piotrowski JS, Okada H, Lu F, Li SC, Hinchman L, Ranjan A, Smith DL, Higbee AJ, Ulbrich A, Coon JJ, Deshpande R, Bukhman YV, McIlwain S, Ong IM, Myers CL, Boone C, Landick R, Ralph J, Kabbage M, Ohya Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 112 号: 12
  • DOI: 10.1073/pnas.1410400112
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical genomic profiling via barcode sequencing to predict compound mode of action. (2015)
  • 著者名/発表者名: Piotrowski JS, Simpkins SW, Li SC, Deshpande R, McIlwain SJ, Ong IM, Myers CL, Boone C, Andersen RJ.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1263 ページ: 299-318
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2269-7_23
  • ISBN: 9781493922680, 9781493922697
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Controlling microbial contamination during hydrolysis of AFEX-pretreated corn stover and switchgrass: effects on hydrolysate composition, microbial response and fermentation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Serate J, Xie D, Pohlmann E, Donald C Jr, Shabani M, Hinchman L, Higbee A, Mcgee M, La Reau A, Klinger GE, Li S, Myers CL, Boone C, Bates DM, Cavalier D, Eilert D, Oates LG, Sanford G, Sato TK, Dale B, Landick R, Piotrowski J, Ong RG, Zhang Y.
  • 雑誌名: Biotechnol Biofuels 巻: 8 号: 1 ページ: 180-180
  • DOI: 10.1186/s13068-015-0356-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Profiling of the effects of antifungal agents on yeast cells based on morphometric analysis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Gebre AA, Okada H, Kim C, Kubo K, Ohnuki S, Ohya Y.
  • 雑誌名: FEMS Yeast Res. 巻: 15 号: 5 ページ: fov040-fov040
  • DOI: 10.1093/femsyr/fov040
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Mapping Chemical-Genetic Interactions to Link Bioactive Compounds to Cellular Targets (2018)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: 新学術領域研究「化学コミュニケーションのフロンティア」第２回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] A global genetic interaction network maps a wiring diagram of cellular function (2017)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: Opportunities and Challenges of Exploiting Synthetic Lethality in Cancer
  • 発表場所: 米国 サンディエゴ
  • 年月日: 2017-01-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Target Identification Using an Integrated Chemical Genetic Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Sheena Li, Charles Boone
  • 学会等名: CIFAR meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Mapping Genetic Networks on a Global Scale (2017)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: From Genetic Networks to a Cellular Wiring Diagram
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-dimensional and single-cell phenotyping in Saccharomyces cerevisiae: Rational selection of the morphological parameters (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: CIFAR Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The book of yeast morphology is written in the language of mathematics (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: Gene, genom and beyond
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 酵母の細胞壁研究の魅力 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大矢禎一
  • 学会等名: 日本植物学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 出芽酵母の形態表現型に強い影響を与える遺伝子変異株の網羅的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木吾大、王洋、大貫慎輔、大矢禎一
  • 学会等名: 第50回酵母遺伝学フォーラム
• [学会発表] 高次元形態表現型に基づく遺伝子機能特異的表現型自動抽出法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大貫慎輔、徐聴涛、大矢禎一
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] A global genetic interaction network maps a wiring diagram of cellular function (2017)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: 9th HiHA International Workshop; Toward a comprehensive understanding of a global genetic network within a cell
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-dimensional and -single cell phenotyping in Saccharomyces cerevisiae (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: 9th HiHA International Workshop; Toward a comprehensive understanding of a global genetic network within a cell
  • 発表場所: 広島大学（広島県東広島市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Global Analysis of Genetic Interaction Networks in Yeast (2016)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: Human and Mammalian Genetics and Genomics: The 57th McKusick Short Course
  • 発表場所: 米国 バーハーバー
  • 年月日: 2016-07-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single Cell Phenotyping of Sake Yeast (2016)
  • 著者名/発表者名: 大矢禎一
  • 学会等名: バイオイメージ・インフォマティクスワークショップ 2016
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-06-22
• [学会発表] Exploring Functional Genetic Suppression Interactions on a Global Scale (2016)
  • 著者名/発表者名: Charles Boone
  • 学会等名: CIFAR meeting
  • 発表場所: カナダ トロント
  • 年月日: 2016-04-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of Single Cell Phenomics in Chemical Genomics (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: CIFAR meeting
  • 発表場所: カナダ トロント
  • 年月日: 2016-04-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 清酒酵母の単細胞フェノタイピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 大矢禎一
  • 学会等名: 酵母細胞研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 招待講演
• [学会発表] A cell cycle checkpoint to insure the integrity of the cell wall synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: LIISAIB
  • 発表場所: アルゼンチン コルドバ
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 清酒酵母今昔 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大矢禎一
  • 学会等名: 日本酒史学会
  • 発表場所: 東京大学（千葉県柏市）
  • 招待講演
• [学会発表] New antifungal agents that inhibit cell wall synthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: Fungal Cell Wall 2015
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional annotation of biological processes targeted by chemical libraries (2015)
  • 著者名/発表者名: Sheena Li, Charlie Boone
  • 学会等名: 27° International conference on yeast genetics and molecular biology
  • 発表場所: Levico Terme, Italy
  • 年月日: 2015-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] 化学遺伝学と形態学のプロファイリング解析による細胞壁合成経路を標的にする抗真菌剤の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保 佳蓮,岡田 啓希,Abraham Abrera,Sheena Li,Jeff Piotrowski,Chad Myers,八代田 陽子,Charlie Boone, 吉田 稔,長田 裕之,斎藤 臣雄,大矢 禎一
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] High-dimensional morphological phenotyping in Saccharomyces cerevisiae (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Ohya
  • 学会等名: Annual Meeting of Microbiology in Korea
  • 発表場所: Changwon, Korea
  • 年月日: 2015-04-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 第9章 新しい創薬ツールとしての出芽酵母（「酵母菌・麹菌・乳酸菌の産業応用展開」） (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保佳蓮、大矢禎一（五味勝也、阿部敬悦・監修）
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313177
• [備考] 化合物の標的機能を決定するツールを開発－酵母の化学遺伝学アプローチで化合物の標的予測／同定が迅速に－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170725_1/
• [備考] 植物由来の次世代型農薬へ
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry383/