エクジステロイド生合成に関わる新規酵素に着目した昆虫発育制御剤スクリーニング戦略

• 研究課題/領域番号: 15K14719
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 丹羽 隆介 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60507945)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 農薬 / 昆虫 / 酵素 / エクジステロイド / グルタチオンS-転移酵素 / グルタチオン S-転移酵素

研究成果の概要

本研究は、新規昆虫発育制御剤の発見を目指して、昆虫エクジステロイド生合成酵素Noppera-boに対する阻害化合物の探索と作用機序の研究を実施した。Noppera-boの活性阻害剤を迅速にアッセイできる独自のハイスループットスクリーニング系を用いて、約１万種類の化合物ライブラリーから、β-エストラジオールを含む複数の阻害化合物を同定した。X線結晶構造解析と生化学的解析から、β-エストラジオールの阻害効果の発揮には、Noppera-boとの水素結合を介した相互作用が重要であることも示した。一連の成果は、将来的なエクジステロイド生合成阻害剤のデザインに重要な知見を与える。

研究成果

• [雑誌論文] Dual Roles of Glutathione in Ecdysone Biosynthesis and Antioxidant Function During the Larval Development in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Enya S, Yamamoto C, Mizuno H, Esaki T, Lin H-K, Iga M, Morohashi K, Hirano T, Kataoka H, Masujima H, Shimada-Niwa Y, Niwa R
  • 雑誌名: Genetics 巻: 207 号: 4 ページ: 1519-1532
  • DOI: 10.1534/genetics.117.300391
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 昆虫エクジステロイド生合成にかかわる酵素群と昆虫成長制御剤の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 54 号: 7 ページ: 508-513
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.54.508
  • NAID: 130006772556
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
• [学会発表] 昆虫ホルモン生合成調節のケミカルバイオロジー (2018)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-boと阻害化合物の生化学的・構造生物学的解析：新規農薬開発に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、荒井怜奈、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] エクジステロイド生合成制御因子Noppera-boの生化学的・構造生物学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 第61回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス（東京都・小金井市）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] 昆虫グルタチオンS-転移酵素Noppera-boと阻害化合物の構造生物学的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] X線結晶構造解析を用いた創薬スクリーニングのための自動精密化および評価プログラムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小祝孝太郎、山田悠介、諸橋香奈、稲葉和恵、湯本史明、丹羽隆介、千田俊哉
  • 学会等名: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-bo の生化学的・構造生物学的解析に基づく創農薬への展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、荒井怜奈、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 日本農芸化学会関東支部2017年度大会
• [学会発表] 昆虫の発育を制御する環境にやさしい農薬の研究開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 公益財団法人科学技術交流財団研究交流クラブ 第183回定例会
  • 招待講演
• [学会発表] X-ray crystallographic analysis of the ecdysteroidogenic glutathione S-transferase Noppera-bo and the complex with its inhibitor compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai R, Inaba K, Koiwai K, Morohashi K, Enya S, Kojima H, Okabe T, Nagano T, Inoue H, Fujikawa Y, Yumoto F, Senda T, Niwa R
  • 学会等名: The 3rd International Insect Hormone (21st Ecdysone) Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子 Noppera-bo の X線結晶構造解析：活性阻害剤との相互作用と創農薬への知見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、小祝孝太郎、諸橋香奈、塩谷天、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度京都大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
• [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-bo の構造生物学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲葉和恵、諸橋香奈、小祝孝太郎、塩谷天、井上英史、藤川雄太、湯本史明、千田俊哉、丹羽隆介
  • 学会等名: 平成28年度 内外環境応答・代謝酵素研究会
  • 発表場所: 静岡県立大学（静岡県・静岡市）
  • 年月日: 2016-09-17
• [学会発表] Discovery of chemical inhibitors for the insect steroidogenic enzyme Noppera-bo (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazue Inaba, Kana Morohashi, Kotaro Koiwai, Sora Enya, Hideshi Inoue, Yuuta Fujikawa, Fumiaki Yumoto, Toshiya Senda, Ryusuke Niwa
  • 学会等名: 第12回日本ショウジョウバエ研究集会 (JDRC12)
  • 発表場所: 立教大学（東京都・豊島区）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] Noppera-boのケミカルバイオロジー ～大規模化合物ライブラリーを活用した 昆虫ステロイドホルモン生合成研究の試み～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 第264回発生研セミナー
  • 発表場所: 熊本大学発生医学研究所、熊本県熊本市
  • 年月日: 2016-02-09
• [学会発表] 創農薬を目指した昆虫グルタチオンS-転移酵素Noppera-boに対する阻害剤スクリーニング (2016)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 平成28年度 内外環境応答・代謝酵素研究会
  • 発表場所: 静岡県立大学（静岡県・静岡市）
• [学会発表] 昆虫ステロイドホルモン生合成制御因子Noppera-boに対する阻害剤のハイスループットスクリーニング (2015)
  • 著者名/発表者名: Kana Morohashi, Asami Ogura, Yota Hirano, Sora Enya, Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe, Tetsuo Nagano, Hideshi Inoue, Yuta Fujisawa, Ryusuke Niwa
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（神戸国際展示場・神戸国際会議場）、兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 脱皮ホルモン生合成のケミカルバイオロジー（の試み） (2015)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 平成27年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会（日本蚕糸学会第85回大会）
  • 発表場所: 北海道大学農学部、北海道札幌市
  • 年月日: 2015-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 昆虫変態の研究は創農薬の夢を見るか？ (2015)
  • 著者名/発表者名: 丹羽隆介
  • 学会等名: 日本動物学会第86回新潟大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟県新潟市
  • 年月日: 2015-09-18
• [備考] 丹羽-島田研究室
  • URL: https://sites.google.com/site/niwashimadalab/
• [備考] 丹羽研究室ウェブページ
  • URL: http://niwa-lab.org/