リアクティブ分子標的薬による植物ホルモン共受容体のPPI制御

• 研究課題/領域番号: 18H02101
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高岡 洋輔 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80599762)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021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); 2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 植物ホルモン / タンパク質間相互作用 / ケミカルバイオロジー

研究成果の概要

本研究では、植物の生長・分化などを司る植物ホルモンの活性を解析・制御する新技術として、植物ホルモン共受容体サブタイプ選択的な「リアクティブケミカルツール」を開発した。植物ホルモンは多くの場合、2種類のタンパク質間相互作用(PPI)を誘起することでその活性を示すが、共有結合形成によって一部のPPIのみを選択的に誘導させることで、植物ホルモンの望みの活性のみを引き起こすことを目指した。研究期間内にこの目的を達成しうる基礎的な化学戦略を考案し、モデル系にて実証実験を行うことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本手法は、植物の生長や防御、分化など様々な現象に関わる植物ホルモンの活性制御を実現する新たな化学的戦略として、食糧問題の解決などに貢献しうる。また本戦略が対象とするタンパク質間相互作用は、医薬品の重要なターゲットでもあるため、創薬研究のブレークスルーにもなりうると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] スペイン王立研究所(スペイン)
• [雑誌論文] Ligand-receptor interactions in plant hormone signaling (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Jun、Fukui Kosuke、Seto Yoshiya、Takaoka Yousuke、Okamoto Masanori
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 105 号: 2 ページ: 290-306
  • DOI: 10.1111/tpj.15115
  • NAID: 120006941098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hoechst-tagged Fluorescein Diacetate for Fluorescence Imaging-based Assessment of Stomatal Dynamics in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Takaoka, S. Miyagawa, A. Nakamura, S. Egoshi, S. Tsukiji, M. Ueda
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 10 号: 1 ページ: 5333-5333
  • DOI: 10.1038/s41598-020-62239-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A comprehensive in vitro fluorescence anisotropy assay system for screening ligands of the jasmonate COI1-JAZ co-receptor in plants (2019)
  • 著者名/発表者名: . Takaoka, K. Nagumo, I. N. Azizah, S. Oura, M. Iwahashi, N. Kato, M. Ueda
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 294 号: 13 ページ: 5074-5081
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.006639
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機化学者が計算化学者に助けてもらってリガンド-受容体間ドッキングシミュレーションによる分子設計に成功するまで (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田 実、高岡洋輔、齋藤大明
  • 雑誌名: アンサンブル（分子シミュレーション研究会）特集 巻: 21 ページ: 196-203
  • NAID: 130007882633
  • 査読あり
• [学会発表] ジャスモン酸関連転写因子選択的なステープルJAZペプチドの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔、鈴木華穂、上田 実
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] ジャスモン酸イソロイシンラクトンのトマトにおける生理活性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 齊藤里菜、加治拓哉、安部 洋、山神壮平、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] コロナチン立体異性体ライブラリースクリーニングによる植物ホルモン受容体サブタイプ選択的リガンドの開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林 謙吾、加藤 信樹、野本 春菜、中山 美涼、加治 拓哉、渡部 楽、齊藤 里菜、高岡 洋輔、宮本 皓司、稲垣 秀生、岡田 憲典、上田 実
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] コロナチン立体異性体の合成と受容体サブタイプ選択的リガンドの作用機序解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野本 春菜、林 謙吾、加藤 信樹、加治 拓哉、渡部 楽、高岡 洋輔、上田 実
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 植物転写因子の化学制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高岡 洋輔
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度仙台大会 第28回フロンティアシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] ジャスモン酸関連転写因子を阻害するステープルJAZペプチドの合理的設計と植物個体内機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔、鈴木華穂、Ika Nurul Azizah、上田 実
  • 学会等名: 第14回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] コロナチンの立体異性体ライブラリースクリーニングによる植物ホルモン受容体サブタイプ選択的リガンドの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林 謙吾、加藤信樹、渡部 楽、高岡洋輔、野本春菜、中山美涼、宮川咲季、宮本皓司、稲垣秀生、岡田憲典、加治拓哉、上田 実
  • 学会等名: 第62回天然有機化合物討論会
• [学会発表] 植物ホルモン受容体サブタイプ選択的リガンド開発を志向したコロナチンの立体異性体ライブラリー戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林 謙吾、加藤信樹、渡部 楽、宮本皓司、稲垣秀生、岡田憲典、齊藤里菜、山神壮平、野本春菜、中山美涼、加治拓哉、上田 実
  • 学会等名: 第31回万有仙台シンポジウム
• [学会発表] ジャスモン酸関連転写因子選択的なペプチド型阻害剤の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔、鈴木華穂、上田 実
  • 学会等名: 本農芸化学会東北支部 第155回大会
• [学会発表] 植物ホルモン活性を切り分けるケミカルツールの創製 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔、岩橋万奈、Chini Andrea、齋藤大明、石丸泰寛、江越脩祐、加藤信樹、田中真帆、Bashir Khurram、関原明、Roberto Solano、上田 実
  • 学会等名: 第61回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物ホルモン様天然物コロナチン立体異性体ライブラリーの構築とその生物活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡部楽、加藤信樹、林謙吾、戸澤聖、石丸泰寛、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 第115回有機合成シンポジウム2019年
• [学会発表] 植物ホルモン共受容体COI1-JAZのサブタイプ特異的制御を可能にする反応性アンタゴニスト戦略 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小崎航、糠塚祐希、野本春菜、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] 環状化植物ホルモンJA-Ile-lactone類の合成と活性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 齊藤里菜、山神壮平、宮川咲季、加藤信樹、石丸泰寛、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] 植物ホルモン応答性転写因子を阻害するStapled-JAZ-Peptideの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木華穂、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会 第14回年会
• [学会発表] 植物ホルモン受容体サブタイプ選択的活性化を可能にする反応性アンタゴニスト (2019)
  • 著者名/発表者名: 小崎 航、糠塚祐希、野本春菜、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 第30回万有仙台シンポジウム
• [学会発表] 植物細胞ホルモン応答性転写因子を阻害するStapled-JAZ-Peptideの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木華穂、高岡洋輔、上田 実
  • 学会等名: 第13回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 植物ホルモン共受容体サブタイプ選択的アゴニストの開発と植物免疫制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔、岩橋万奈、Andrea Chini、齋藤大明、石丸泰寛、加藤信樹、Roberto Solano、上田 実
  • 学会等名: 第13回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 植物細胞内タンパク質の相互作用を制御するケミカルツールの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔
  • 学会等名: 日本薬学会東北支部主催 第18回化学系若手研究者セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ジャスモン酸受容体のサブタイプ選択性を制御する化合物の創製研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高岡洋輔
  • 学会等名: 植物化学調節学会 第54回大会
  • 招待講演
• [図書] Fluorescence anisotropy-based comprehensive method for in vitro screening of COI1-JAZs agonist/antagonist Jasmonate in Plant Biology`, Antony Champion & Laurent Laplaze (Eds) (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Takaoka, K. Hayashi, K. Suzuki, I. N. Azizah, M. Ueda
  • 出版者: Methods in Molecular Biology