カベオリンの化学合成とそのエンドサイトーシス機構解明への応用

• 研究課題/領域番号: 16H04180
• 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: 生体関連化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 北條 裕信 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (00209214)
• 連携研究者: 佐藤 毅 京都薬科大学, 一般教育分野, 教授 (90403013)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: カベオリン / 化学合成 / 特異的修飾 / ライゲーション法 / ペプチドチオエステル / 固相合成法 / 膜タンパク質 / 翻訳後修飾 / チオエステル法 / セグメント縮合

研究成果の概要

本研究では、細胞膜上のくぼみであるカベオラの形成に重要な役割を果たすタンパク質、カベオリンの機能、構造を解析する目的でその全合成研究を行った。アミノ酸200残基近いカベオリンを全合成するため、全体を5つのペプチドセグメントに分割して固相法により合成し、それらを順次縮合することにより全配列へと導くこととした。カベオリンは部分的に細胞膜に埋まっているため、セグメントのいくつかは疎水性が高く溶解性が極めて低い。そこで、ペプチドの溶解性向上に効果のあるイソペプチド結合の導入によりその問題を回避した。全配列を縮合後、パルミトイル基を結合し、脱保護を経て目的とするカベオリンを得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体内では絶えず細胞内外で物質、情報がやり取りされている。細胞膜上での物質の取り込み方法の一つとして、カベオラと呼ばれるくぼみを利用する方法がある。カベオラの細胞質側には、カベオリンが集積している。しかし、カベオリンが集積すればくぼみができるのか等、カベオラによる物質取り込みの詳細は不明である。カベオリンの変異は、がん等種々の疾患への関与が示唆されており、カベオリンの詳細な機能解明が望まれている。しかし、カベオリンは膜に存在するため、機能解析に必要な高純度の試料の調製が困難であった。本研究でカベオリンの化学合成法が確立できたことから、今後カベオリンの機能研究に大きく貢献できるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Glycopeptide synthesis based on a TFA-labile protection strategy and one-pot four-segment ligation for the synthesis of O-glycosylated histone H2A (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Asahina, T. Kawakami, H. Hojo
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem. 巻: - 号: 9 ページ: 1915-1920
  • DOI: 10.1002/ejoc.201801885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revalidation of recombinant aequorin as a light emission standard: Estimation of specific activity of Gaussia luciferase (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Inouye, H. Hojo
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 506 号: 1-4 ページ: 242-245
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.11.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat-induced aggregation of hen ovalbumin suggests a key factor responsible for serpin polymerization. (2018)
  • 著者名/発表者名: Noji, M., So, M., Yamaguchi, K., Hojo, H., Onda, .M., Akazawa-Ogawa, Y., Hagihara, Y. and Goto, Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 57(37) 号: 37 ページ: 5415-5426
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.8b00619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of selenocysteine-containing cyclic peptides via tandem N-to-S acyl migration and intramolecular selenocysteine-mediated native chemical ligation (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimodaira Shingo、Takei Toshiki、Hojo Hironobu、Iwaoka Michio
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 83 ページ: 11737-11740
  • DOI: 10.1039/c8cc06805d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and optimization of two-chain folding pathways of insulin via native chain assembly (2018)
  • 著者名/発表者名: Arai Kenta、Takei Toshiki、Shinozaki Reina、Noguchi Masato、Fujisawa Shouta、Katayama Hidekazu、Moroder Luis、Ando Setsuko、Okumura Masaki、Inaba Kenji、Hojo Hironobu、Iwaoka Michio
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 1 号: 1 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1038/s42004-018-0024-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sialyl Tn Unit with TFA-Labile Protection Realizes Efficient Synthesis of Sialyl Glycoprotein (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda Naoki、Takei Toshiki、Asahina Yuya、Hojo Hironobu
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 号: 11 ページ: 2593-2597
  • DOI: 10.1002/chem.201706127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of SAAP3D force field and the application to replica-exchange Monte Carlo simulation for chignolin and C-peptide (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwaoka Michio、Suzuki Toshiki、Shoji Yuya、Dedachi Kenichi、Shimosato Taku、Minezaki Toshiya、Hojo Hironobu、Onuki Hiroyuki、Hirota Hiroshi
  • 雑誌名: . Comput. Aided Mol. Design 巻: 31 号: 12 ページ: 1039-1052
  • DOI: 10.1007/s10822-017-0084-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] An N -protection free ligation of the peptide thioester and the peptide with an N -alkoxy- or N -aryloxyamino group at its N-terminus (2017)
  • 著者名/発表者名: Hojo Hironobu、Kawakami Toru、Hiroyama Yuta、Aimoto Saburo
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 58 号: 49 ページ: 4638-4641
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.10.074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the Dnmt1 reader module complexed with a unique two-mono-ubiquitin mark on histone H3 reveals the basis for DNA methylation maintenance. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama S, Nishiyama A, Saeki Y, Moritsugu K Morimoto D, Yamaguchi L, Arai N, Matsumura R, Kawakami T, Mishima Y, Hojo H, Shimamura S, Ishikawa F, Tajima S, Tanaka K, Ariyoshi M, Shirakawa M, Ikeguchi M, Kidera A, Suetake I, Arita K, Nakanishi M
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 68 号: 2 ページ: 350-360
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2017.09.037
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] One-Pot Four-Segment Ligation Using Seleno- and Thioesters: Synthesis of Superoxide Dismutase (2017)
  • 著者名/発表者名: Takei Toshiki、Andoh Tomoshige、Takao Toshifumi、Hojo Hironobu
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 56 号: 49 ページ: 15708-15711
  • DOI: 10.1002/anie.201709418
  • 査読あり
• [雑誌論文] RFTS-dependent negative regulation of Dnmt1 by nucleosome structure and histone tails. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mishima Y, Brueckner L, Takahashi S, Kawakami T, Arita K, Oka S, Otani J, Hojo H, Shirakawa M, Shinohara A, Watanabe M, Suetake I
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 284 号: 20 ページ: 3455-3469
  • DOI: 10.1111/febs.14205
  • NAID: 120006537075
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of CCR7-dependent cell migration through CCR7 homodimer formation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi D, Endo M, Ochi H, Hojo H, Miyasaka M, Hayasaka H
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 1038-1038
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09113-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Total Synthesis and Antibacterial Investigation of Plusbacin A3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuyama Akira、Paudel Atmika、Panthee Suresh、Hamamoto Hiroshi、Kawakami Toru、Hojo Hironobu、Yakushiji Fumika、Ichikawa Satoshi
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 19 号: 14 ページ: 3771-3774
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b01629
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1.Synthesis of ubiquitylated histone H3 using a thiirane linker for chemical ligation (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kawakami, Y. Mishima, H. Hojo, I Suetake
  • 雑誌名: J. Pept. Sci. 巻: 印刷中 号: 7-8 ページ: 532-538
  • DOI: 10.1002/psc.2976
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] One-pot native chemical ligation by combination of two orthogonal thioester precursors (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Asahina, Toru Kawakami and Hironobu Hojo
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 53 号: 13 ページ: 2114-2117
  • DOI: 10.1039/c6cc10243c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Selenoinsulin as a Long-Lasting Insulin Analogue (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenta Arai+, Toshiki Takei+, Masaki Okumura+, Satoshi Watanabe+, Yuta Amagai, Yuya Asahina, Luis Moroder, Hironobu Hojo, Kenji Inaba, and Michio Iwaoka
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 印刷中 号: 20 ページ: 5522-5526
  • DOI: 10.1002/anie.201701654
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enthalpy-driven interactions with sulfated glycosaminoglycans promote cell membrane penetration of arginine peptides. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takechi-Haraya Y, Nadai R, Kimura H, Nishitsuji K, Uchimura K, Sakai-Kato K, Ka-wakami K, Shigenaga A, Kawakami T, Otaka A, Hojo H, Sakashita N, Saito H
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta 巻: - 号: 6 ページ: 1339-1349
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2016.03.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Free-Energy Landscape of the p53 C-terminal Domain Induced by Acetylation: Enhanced Conformational Sampling (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinji Iida, Tadaaki Mashimo, Takashi Kurosawa, Hironobu Hojo, Hiroya Muta, Yuji Goto, Yoshifumi Fukunishi, Haruki Nakamura, Junichi Higo
  • 雑誌名: J. Comput. Chem. 巻: 37 号: 31 ページ: 2687-2700
  • DOI: 10.1002/jcc.24494
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A strategy for the synthesis of hydrophobic proteins and glycoproteins (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 号: 27 ページ: 6368-6374
  • DOI: 10.1039/c6ob00827e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Use of selenium for protein synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo
  • 学会等名: 15th Chinese International Peptide Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] New strategy for chemical Protein Synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo
  • 学会等名: 22nd Korean Peptide Protein Society Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Efficient synthesis of protein using peptide seleno- and thioesters (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo
  • 学会等名: 17th Akabori Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Use of selenoester for the efficient synthesis of protein (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo
  • 学会等名: 35th European Peptide Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 有機合成によるタンパク質、糖タンパク質の機能解析をめざして (2017)
  • 著者名/発表者名: 北條裕信
  • 学会等名: 有機合成化学講習会
  • 招待講演
• [学会発表] Application of orthogonal thioester precursors to the one-pot synthesis of histone H4 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Hojo
  • 学会等名: 25th American Peptide Symposium (8th International Peptide Symposium)
  • 国際学会
• [学会発表] A new strategy for the synthesis of proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Hojo
  • 学会等名: IV International Symposium on Synthetic Peptides
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chemical synthesis of human interleukin-2 carrying core-1 O-linked sugar (2016)
  • 著者名/発表者名: Hojo H., Asahina Y., Nakahara Y
  • 学会等名: 34th European Peptide Symposium, 8th International Peptide Symposium
  • 発表場所: Leipzig, Germany
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Chemical synthesis of hydrophobic glycoprotein (2016)
  • 著者名/発表者名: Asahina Y., Nakahara Y., Hojo H
  • 学会等名: The 14th Chinese International Peptide Symposium
  • 発表場所: Nanjing, China
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of hydrophobic glycoprotein (2016)
  • 著者名/発表者名: Hojo, H.
  • 学会等名: Simposio Internacional de Quimica 2016
  • 発表場所: Cayo Santa Maria, Cuba
  • 年月日: 2016-06-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] ペプチドチオエステルの合成とタンパク質合成への応用 （中分子創薬に資するペプチド・核酸・糖鎖の合成技術 千葉一裕監修） (2018)
  • 著者名/発表者名: 北條裕信・川上徹
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Chemical Synthesis of Glycoproteins by the Thioester Method in Chemical Ligation (L.D. Andrea and A. Romanelli eds.) (2017)
  • 著者名/発表者名: Hironobu Hojo
  • 総ページ数: 18
  • 出版者: Wiley