A chemical genomics approach for understanding chemical communication

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 化学コミュニケーションのフロンティア
• 研究課題/領域番号: 17H06411
• 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: 八代田 陽子 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, 副チームリーダー (60360658)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: chemical genomics / yeast / chemical communication

研究実績の概要

Using the S. cerevisiae chemical genomics (CG) analysis, we predicted a target of jervine. The yeast CG profile for jervine is the most similar to the one for D75-4590, a specific β-1,6-glucan biosynthesis inhibitor. A biochemical assay and yeast mutant analysis revealed that jervine inhibits the biosynthesis of β-1,6-glucan by acting on both Kre6 and Skn1. In addition to the the S. cerevisiae CG pipeline, we successfully established the S. pombe CG pipeline by constructing a barcoded deletion mutant library in a drug-hypersensitive background that consists of ~2,200 strains. Using this S. pombe system, we screened genes that conferred altered sensitivity to momilactone B (MB). The FYPO (the fission yeast phenotype ontology) term enrichment analysis indicated that the sensitized genes were involved in septum formation and we confirmed that S. pombe wild-type cells treated with MB showed abnormal morphology such as branched, elongated, and multiseptated cells with branch forming adjacent to septum. The data suggests MB affects septum formation and microtubule structure of fission yeast.
We continued to improve the method for a high-throughput human cell-based CG analysis using a cell suspension culture and established a workflow. We examined the bioactivity of several interesting bioactive compounds provided from the NPDepo library and from the group A02 in human HAP1 cells and conducted the CG analysis. For the compounds whose targets were successfully predicted by the yeast CG profiles, we assessed target prediction drawn from the human CG profiles.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Toronto/The University of British Columbia(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Toronto/The University of British Columbia
• [国際共同研究] University of Minnesota(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Minnesota
• [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: ETH Zurich
• [雑誌論文] Jerveratrum-type steroidal alkaloids inhibit β-1,6-glucan biosynthesis in fungal cell walls (2022)
  • 著者名/発表者名: Kubo, K., Itto-Nakama, K., Ohnuki, S., Yashiroda, Y., Li, SC., Kimura, H., Kawamura, Y., Shimamoto, Y., Tominaga, KI., Yamanaka, D., Adachi, Y., Takashima, S., Noda, Y., Boone, C., Ohya, Y.
  • 雑誌名: Microbiology Spectrum 巻: 10 ページ: e0087321
  • DOI: 10.1128/spectrum.00873-21
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-throughput platform for yeast morphological profiling predicts the targets of bioactive compounds (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohnuki, S., Ogawa, I., Itto-Nakama, K., Lu, F., Ranjan, A., Kabbage, M., Gebre, AA., Yamashita, M., Li, SC., Yashiroda, Y., Yoshida, S., Usui, T., Piotrowski, JS., Andrews, BJ., Boone, C., Brown, GW., Ralph, J., Ohya, Y.
  • 雑誌名: npj Systems Biology and Applications 巻: 8 ページ: 3
  • DOI: 10.1038/s41540-022-00212-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leveraging machine learning essentiality predictions and chemogenomic interactions to identify antifungal targets (2021)
  • 著者名/発表者名: Fu, C., Zhang, X., Veri, AO., Iyer, KR., Lash, E., Xue, A., Yan, H., Revie, NM., Wong, C., Lin, ZY., Polvi, EJ., Liston, SD., VanderSluis, B., Hou, J., Yashiroda, Y., Gingras, AC., Boone, C., O'Meara, TR., O'Meara, MJ., Noble, S., Robbins, N., Myers, CL., Cowen, LE.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 6497
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26850-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Improving measures of chemical structural similarity using machine learning on chemical-genetic interactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Safizadeh, H., Simpkins, SW., Nelson, J., Li, SC., Piotrowski, JS., Yoshimura, M., Yashiroda, Y., Hirano, H., Osada, H., Yoshida, M., Boone, C., Myers, CL.
  • 雑誌名: Journal of Chemical Information and Modeling 巻: 61 ページ: 4156-4172
  • DOI: 10.1021/acs.jcim.0c00993
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clionamines stimulate autophagy, inhibit Mycobacterium tuberculosis survival in macrophages, and target Pik1 (2021)
  • 著者名/発表者名: Persaud, R., Li, SC., Chao, JD., Forestieri, R., Donohue, E., Balgi, AD., Zheng, X., Chao, JT., Yashiroda, Y., Yoshimura, M., Loewen, CJR., Gingras, AC., Boone, C., Av-Gay, Y., Roberge, M., Andersen, RJ.
  • 雑誌名: Cell Chemical Biology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.07.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genome-wide screening of genes associated with momilactone B sensitivity in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomita, K., Yashiroda, Y., Matsuo, Y., Piotrowski, JS., Li, SC., Okamoto, R., Yoshimura, M., Kimura, H., Kawamura, Y., Kawamukai, M., Boone, C., Yoshida, M., Nojiri, H., Okada, K.
  • 雑誌名: G3 (Bethesda) 巻: 11 ページ: jkab156
  • DOI: 10.1093/g3journal/jkab156
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A genome-scale yeast library with inducible expression of individual genes (2021)
  • 著者名/発表者名: Arita, Y., Kim, G., Li, Z., Friesen, H., Turco, G., Wang, RY., Climie, D., Usaj, M., Hotz, M., Stoops, EH., Baryshnikova, A., Boone, C., Botstein, D., Andrews, BJ., McIsaac, RS.
  • 雑誌名: Molecular Systems Biology 巻: 17 ページ: e10207
  • DOI: 10.15252/msb.202110207
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental robustness of the global yeast genetic interaction network (2021)
  • 著者名/発表者名: Costanzo, M., Hou. J., Messier, V., Nelson, J., Rahman, M., VanderSluis, B., Wang, W., Pons, C., Ross, C., Usaj, M., San Luis, BJ., Shuteriqi, E., Koch, EN., Aloy, P., Myers, CL., Boone, C., Andrews, B.
  • 雑誌名: Science 巻: 372 ページ: abf8424
  • DOI: 10.1126/science.abf8424
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 酵母の増殖阻害活性を示す含ホウ素化合物の作用機序解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 八代田陽子、木村寛美、吉村麻美、臼井正哉、丹羽節、高橋一光、俣賀宣子、細谷孝充、Laurean Ilies、吉田稔、Charles Boone
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] 植物由来のジテルペン化合物Momilactone Bは細胞内のROSレベルを減少させることで細胞の増殖を阻害する (2022)
  • 著者名/発表者名: 富田啓介、松尾安浩、八代田陽子、吉田稔、川向誠、野尻秀昭、岡田憲典
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] 奇数鎖脂肪酸による分裂酵母の脂質組成の攪乱および小胞体の形態異常 (2022)
  • 著者名/発表者名: 星川陽次郎、西村慎一、松山晃久、Sheena Li、八代田陽子、Charles Boone、津川裕司、有田誠、吉田稔
  • 学会等名: 日本農芸化学会2022年度大会
• [学会発表] 奇数鎖脂肪酸による分裂酵母の脂質代謝攪乱と細胞分裂阻害 (2021)
  • 著者名/発表者名: 星川陽次郎、西村慎一、松山晃久、Sheena Li、八代田陽子、Charles Boone、津川裕司、有田誠、吉田稔
  • 学会等名: 第63回日本脂質生化学会
• [学会発表] 奇数鎖脂肪酸は分裂酵母において細胞膜極性と細胞分裂に異常を引き起こす (2021)
  • 著者名/発表者名: 星川陽次郎、西村慎一、松山晃久、Li Sheena、八代田陽子、Boone Charles、吉田稔
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会