プロテオーム解析を用いたパスウェイ解析に基づく化合物評価システムの開発

• 研究課題/領域番号: 17K07783
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 室井 誠 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, 専任研究員 (30261168)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 阻害剤 / 標的分子 / 代謝 / インフォマティクス / プロテオーム / プロテオミクス / 標的同定 / proteome / drug target / chemicalbiology / ケミカルバイオロジー / プロファイリング / 分子標的

研究成果の概要

がん代謝に作用する化合物は、がん代謝の制御機構を明らかにすることに役立つ他、新規抗がん剤の創出につながることが期待される。２次元電気泳動によるプロテオーム解析を用いた薬剤作用解析システムであるChemProteoBaseを改良することによって、代謝阻害剤評価解析システムを構築することを目的として研究を行った。解糖系酵素タンパク質など代謝に関するスポットの発現量を解析することによって、阻害剤の代謝に及ぼす作用を評価するシステムを構築し、新規化合物の標的を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々なスクリーニングで取得された生理活性物質の標的を同定することは、抗がん剤をはじめ新しい薬の開発につながる他、その過程に関与する新しい生命現象の解析に役立つ。しかし、標的を同定することは容易ではなく、様々な手法が開発されてきた。本研究の２次元電気泳動を用いたプロテオーム解析に基づく代謝阻害剤評価解析システムを用いることによって、がんを標的とした作用未知の化合物の迅速な作用解析が行えることが期待され、薬学、応用微生物学、天然物化学の研究進展にも寄与できると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] マックス・プランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] 浙江大学(中国)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] Measurement of ATPase Activity of Valosin-containing Protein/p97 (2020)
  • 著者名/発表者名: Suvarna Kruthi、Honda Kaori、Muroi Makoto、Kondoh Yasumitsu、Osada Hiroyuki、Watanabe Nobumoto
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 10 号: 3
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.3516
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Target Protein for Bio-active Small Molecule Using Photo-cross Linked Beads and MALDI-TOF Mass Spectrometry (2020)
  • 著者名/発表者名: Suvarna Kruthi、Honda Kaori、Muroi Makoto、Kondoh Yasumitsu、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 10 号: 3
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.3517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a Small Compound Targeting PKM2-Regulated Signaling Using 2D Gel Electrophoresis-Based Proteome-wide CETSA (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Ikuko、Muroi Makoto、Kawatani Makoto、Ohishi Tomokazu、Ohba Shun-ichi、Kawada Manabu、Osada Hiroyuki
  • 雑誌名: Cell Chemical Biology 巻: 27 号: 2 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2019.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure characterization and action mechanism of an antiaging new compound from Gastrodia elata Blume. (2019)
  • 著者名/発表者名: Farooq U, Pan Y, Lin Y, Wang Y, Osada H, Xiang L, Qi J.
  • 雑誌名: Oxid Med Cell Longev 巻: 2019 ページ: 5459862-5459862
  • DOI: 10.1155/2019/5459862
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A novel inhibitor of tumorspheres reveals the activation of the serine biosynthetic pathway upon mitochondrial inhibition. (2019)
  • 著者名/発表者名: Subedi A, Muroi M, Futamura Y, Kawamura T, Aono H, Nishi M, Ryo A, Watanabe N, Osada H.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 593 号: 8 ページ: 763-776
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13361
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 3β,23,28-Trihydroxy-12-oleanene 3β-caffeate from Desmodium sambuense-induced neurogenesis in PC12 cells mediated by ER stress and BDNF-TrkB signaling pathways. (2019)
  • 著者名/発表者名: Cheng L, Muroi M, Cao S, Bian L, Osada H, Xiang L, Qi J
  • 雑誌名: Mol Pharm 巻: 16 号: 4 ページ: 1423-1432
  • DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.8b00939
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A small-molecule ligand of valosin-containing protein/p97 inhibits cancer cell-accelerated fibroblast migration. (2019)
  • 著者名/発表者名: Suvarna K, Honda K, Muroi M, Kondoh Y, Osada H, Watanabe N
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 294 号: 9 ページ: 2988-2996
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.004741
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bioenergetic and proteomic profiling to screen small molecule inhibitors that target cancer metabolisms. (2019)
  • 著者名/発表者名: Futamura Y, Muroi M, Aono H, Kawatani M, Hayashida M, Sekine T, Nogawa T, Osada H.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 巻: 1867 号: 1 ページ: 28-37
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2018.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic profiling for target identification of biologically active small molecules using 2D DIGE. (2018)
  • 著者名/発表者名: Muroi M, Osada H.
  • 雑誌名: Systems Chemical Biology (Ziegler S. and Waldmann H. eds.): Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology 巻: 1888 ページ: 127-139
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8891-4_7
  • ISBN: 9781493988907, 9781493988914
• [雑誌論文] Phenotypic identification of a novel autophagy inhibitor chemotype targeting lipid kinase VPS34 (2017)
  • 著者名/発表者名: Robke L, Laraia L, Carnero Corrales MA, Konstantinidis G, Muroi M, Richters A, Winzker M, Engbring T, Tomassi S, Watanabe N, Osada H, Rauh D, Waldmann H, Wu YW, Engel J
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl 巻: 56 号: 28 ページ: 8153-8157
  • DOI: 10.1002/anie.201703738
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Allantopyrone A activates the Keap1-Nrf2 pathway and protects from oxidative stress-induced cell death in PC12 cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Shota Uesugi, Makoto Muroi, Yasumitsu Kondoh, Yoshihito Shiono, Hiroyuki Osada, Ken-ichi Kimura
  • 雑誌名: The Journal of Antibiotics 巻: 70 号: 4 ページ: 429-434
  • DOI: 10.1038/ja.2016.99
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a terpenoid-production platform in Streptomyces reveromyceticus SN-593 (2017)
  • 著者名/発表者名: Khalid A、Takagi H、Panthee S、Muroi M、Chappell J、Osada H、Takahashi S
  • 雑誌名: ACS Synthetic Biology 巻: 6 号: 12 ページ: 2339-2349
  • DOI: 10.1021/acssynbio.7b00249
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 2DE-CETSAを用いたPKM2制御シグナルに作用する化合物NPD10084の同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 室井 誠、永澤 生久子、小川 直子、川谷 誠、大石 智一、大庭 俊一、川田 学、長田 裕之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会
  • 国際学会
• [学会発表] Target identification of bioactive small molecules based on proteomic analyses using 2-D DIGE. (2019)
  • 著者名/発表者名: Makoto Muroi, Ikuko Nagasawa, Naoko Ogawa, Harumi Aono, Yushi Futamura, Makoto Kawatani, Hiroyuki Osada
  • 学会等名: RIKEN-Max Planck Joint Research Center for System Chemical Biology 7th Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Development of 2DE-CETSA as a novel platform by 2- dimensional electrophoresis based-proteomic analysis for target identification of small molecules (2019)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Nagasawa, Makoto Muroi, Ayumi Ikeno, Naoko Ogawa, Makoto Kawatani, Hiroyuki Osada
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Chemical Communication (ISCC2019)
  • 国際学会
• [学会発表] ２次元電気泳動を用いた化合物に相互作用するたんぱく質の解析法（2DE-CETSA）の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 室井 誠、永澤 生久子、池野 あゆみ、小川 直子、川谷 誠、長田 裕之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ChemProteoBaseを用いたMTH1阻害剤の作用解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 室井 誠、川谷 誠、河村 達郎、近藤 恭光、二村 友史、田中 美帆、青野 晴美、本田 香織、長田 裕之
  • 学会等名: 日本農芸化学会2017年度大会
• [学会発表] ChemProteoBase を用いた化合物のオフターゲット解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 室井 誠、川谷 誠、河村 達郎、近藤 恭光、二村 友史、田中 美帆、青野 晴美、本田 香織、長田 裕之
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第12回年会
• [学会発表] 表現型データベースを用いた生理活性物質の標的分子解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 室井 誠
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2017年度 東北支部 支部大会
  • 招待講演
• [図書] 医薬品開発におけるオミクス解析技術 ～ゲノム・トランスクリプトーム・プロテオーム・メタボローム～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 真由美, 奥野 恭史, 山田 弘, 森田 英利, 田丸 浩, 伊藤 昌可, 林崎 良英, 飯塚 朋代, 小林 巧, 池尾 一穂, 中岡 慎治, 松田 史生, 室井 誠, 小川 直子, 長田 裕之, 三浦 信明, 杉本 昌弘, 中山 泰宗, 三枝 淳, 松本 光晴, 久保田 浩行, 金井 弥栄, 津田 昇, 鈴木 孝昌
  • 総ページ数: 181
  • 出版者: 情報機構
  • ISBN: 9784865021844
• [備考] 理化学研究所 環境資源科学研究センター ケミカルバイオロジー研究グループ
  • URL: http://www.cbrg.riken.jp/csrs/ja/