プロテオミクスをベースにした化学シグナル解析技術開発

2020 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: 17H06412
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 長田 裕之 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, グループディレクター (80160836)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: プロテオミクス / 生理活性物質 / 標的同定

研究実績の概要

「ChemProteoBaseの拡充化・高度化、並びに、改変CETSAの開発」：昨年度に引き続きChemProteoBaseのデータベース拡充を行った。がん細胞の増殖阻害を指標にNPDepoライブラリーより探索された化合物の中から、ChemProteoBase、ならびに、細胞の形態を指標としたMorphoBaseを用いた統合表現型プロファイリング法を用いて、新規作用が予測される化合物NPD9055を見出した。MSを用いたケミカルプロテオミクスを用いて結合タンパク質の解析を行い、 NPD9055が3量体Giタンパク質に結合し、調節化合物として働くことが明らかになった（Biosci. Biotechnol. Biochem. 84: 2484-2490, 2020)。また、昨年度開発した2DE-CETSAついては、さらに解析系の改良を行うとともに、班員との共同研究を通して、新規化合物の解析をおこなった。
「有用生物活性リガンドの開発」：班員との共同研究で、光親和型固定化法で調製した化合物ビーズによる結合タンパク質の解析法を用いてMiclxinの標的分子の解析を行った。その結果、Miclxin はMIC60の阻害剤であること、β-カテニン変異がん細胞にミトコンドリアストレスを介してアポトーシスを誘導することが明らかになった(ACS Chem. Biol. 15：2195-2204, 2020)。また、シロイヌナズナとイネの塩耐性を増強する化合物FSL0260が複合体Iに結合することが明らかとなった（Sci. Rep. 10:8691, 2020)。さらに、かび毒であるテヌアゾン酸の研究の過程で、生合成酵素のケト合成酵素ドメインの立体構造を明らかにし、テヌアゾン酸の生合成反応メカニズムを解明した（J. Biol. Chem. 295: 11602-11612,2020)。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

作用標的の明らかな既知物質を用いたChemProteoBaseのデータベースの拡張やシステムの開発は順調に進んでおり、様々な標的に対応する可能性を高めている。これらの解析系を用いて生理活性物質を解析することや、それに関連したプロテオミクス の手法を用いた解析によって、共同研究を含む幾つかの成果に結びついた(Ikeda H et al, ACS Chem. Biol. 15：2195-2204, 2020, Sako K et al, Sci. Rep.10:8691, 2020, Sophonnithiprasert T et al, Heliyon 6:e05200 2020)。
昨年度構築した2-D DIGEを利用した新しい解析系2DE-CETSAを利用して、新規化合物の解析に取りかかれたことは、予想以上に計画が進んでいることを示している。さらに、解析系の最適化を進め、今までのChemProteoBaseと組み合わせることによって、より多様な標的に対応した解析が可能となることが期待される。

今後の研究の推進方策

１）引き続きChemProteoBaseの拡張のための既知化合物の解析を行うほか、スポットの同定情報を考慮した解析法を改良することによって、システムの改良を行う。
２）構築された2DE-CETSAの解析系については、さらに良い解析系にしていくために系の最適化を行なっていく。新規化合物の解析に応用することによって、化合物の標的タンパク質を明らかにすることを通して、解析系の有用性を示す。
３）有用生物活性リガンドの開発のために、化合物アレイによる標的ベース探索・細胞表現型に基づくセルベース探索を行い、そこで得られた化合物について、ChemProteoBase解析や2DE-CETSAの解析系を適用し、解析系の有用性を示すほか、新規化合物の標的を解析する。領域内の、慶応大学・榊原教授、理研・Dr. Boone、順天堂大学・井本教授、公募班の松本博士らと共同研究を進めているが、さらに、プロジェクト内の新規化合物の解析を行うことによって、プロジェクトに貢献する。

研究成果

• [国際共同研究] マックス・プランク研究所/ザールランド大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: マックス・プランク研究所/ザールランド大学
• [国際共同研究] 韓国生命工学研院(KRIBB)(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 韓国生命工学研院(KRIBB)
• [国際共同研究] 浙江大学/曁南大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 浙江大学/曁南大学
• [国際共同研究] マレーシア科学大学(USM)(マレーシア)
  • 国名: マレーシア
  • 外国機関名: マレーシア科学大学(USM)
• [雑誌論文] Does local injection of reveromycin A inhibit tooth movement without causing systemic side effects? (2021)
  • 著者名/発表者名: Kako Shunsuke、Tabuchi Masako、Miyazawa Ken、Tanaka Miyuki、Minamoto Chisato、Asano Yuichiro、Kimura Fumika、Aoki Yuki、Sato Takuma、Kawatani Makoto、Osada Hiroyuki、Maeda Hatsuhiko、Goto Shigemi
  • 雑誌名: European Journal of Orthodontics 巻: 43 ページ: 658～664
  • DOI: 10.1093/ejo/cjaa067
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-Acetyl-α-hydroxy-β-oxotryptamine, a racemic natural product isolated from Streptomyces sp. 80H647. (2021)
  • 著者名/発表者名: Lopez JAV, Nogawa T, Futamura Y, Aono H, Hashizume D, Osada H.
  • 雑誌名: J Antibiot 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41429-021-00420-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dihydropyriculol produced by Pyricularia oryzae inhibits the growth of Streptomyces griseus. (2021)
  • 著者名/発表者名: Furuyama Y, Motoyama T, Nogawa T, Kamakura T, Osada H.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 85 ページ: 1290-1293
  • DOI: 10.1093/bbb/zbab021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of a σ1 receptor antagonist by combination of unbiased cell painting and thermal proteome profiling. (2021)
  • 著者名/発表者名: Wilke J, Kawamura T, Xu H, Brause A, Friese A, Metz M, Schepmann D, Wunsch B, Artacho-Cordon A, Nieto FR, Watanabe N, Osada H, Ziegler S, Waldmann H.
  • 雑誌名: Cell Chem Biol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.01.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reveromycin A, a novel acid-seeking agent, ameliorates bone destruction and tumor growth in multiple myeloma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Bat-Erdene A, Tenshin H, Cui Q, Teramachi J, Hiasa M, Oda A, Harada T, Miki H, Sogabe K, Oura M, Sumitani R, Mitsui Y, Endo I, Tanaka E, Kawatani M, Osada H, Matsumoto T, Abe M.
  • 雑誌名: Haematologica 巻: 106 ページ: 1172-1177
  • DOI: 10.3324/haematol.2019.244418
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of the kinanthraquinone biosynthetic gene cluster by expression of an atypical response regulator. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takao R, Sakai K, Koshino H, Osada H, Takahashi S.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 85 ページ: 714-721
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the production of phytotoxin pyriculol in Pyricularia oryzae by aldehyde reductase. (2021)
  • 著者名/発表者名: Furuyama Y, Motoyama T, Nogawa T, Hayashi T, Hirota H, Kiyota H, Kamakura T, Osada H.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 85 ページ: 126-133
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A new peptaibol, RK-026A, from the soil fungus Trichoderma sp. RK10-F026 by culture condition-dependent screening. (2021)
  • 著者名/発表者名: Rawa MSA, Nogawa T, Okano A, Futamura Y, Nakamura T, Wahab HA, Osada H.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 85 ページ: 69-76
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa051
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dutomycin induces autophagy and apoptosis by targeting the serine protease Inhibitor SERPINB6. (2021)
  • 著者名/発表者名: Jang M, Hara S, Kim GH, Kim SM, Son S, Kwon M, Ryoo IJ, Seo H, Kim MJ, Kim ND, Soung NK, Kwon YT, Kim BY, Osada H, Jang JH, Ko SK, Ahn JS.
  • 雑誌名: ACS Chem Biol 巻: 16 ページ: 360-370
  • DOI: 10.1021/acschembio.0c00889
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical reversal of abnormalities in cells carrying mitochondrial DNA mutations. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Hatakeyama H, Nishimura H, Yokota M, Suzuki S, Tomabechi Y, Shirouzu M, Osada H, Mimaki M, Goto YI, Yoshida M.
  • 雑誌名: Nat Chem Biol 巻: 17 ページ: 335-343
  • DOI: 10.1038/s41589-020-00676-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of 3-cinnamamido-N-substituted benzamides as potential antimalarial agents. (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu H, Futamura Y, Wu H, Ishiyama A, Zhang T, Shi T, Zheng Q, Iwatsuki M, Omura S, Zou H, Osada H.
  • 雑誌名: Med Chem 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.2174/1573406416666200817160708
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a selective RelA inhibitor based on DSE-FRET screening methods. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shiroma Y, Fujita G, Yamamoto T, Takahashi RU, Kumar A, Zhang KYJ, Ito A, Osada H, Yoshida M, Tahara H.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 21 ページ: E9150
  • DOI: 10.3390/ijms21239150
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heterologous expression of the biosynthetic gene cluster for verticilactam and identification of analogues. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nogawa T, Terai A, Amagai K, Hashimoto J, Futamura Y, Okano A, Fujie M, Satoh N, Ikeda H, Shin-Ya K, Osada H, Takahashi S.
  • 雑誌名: J Nat Prod 巻: 83 ページ: 3598-3605
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.0c00755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pesticide treatment reduces hydrophobic pollutant contamination in Cucurbita pepo through competitive binding to major latex-like proteins. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujita K, Kondoh Y, Honda K, Haga Y, Osada H, Matsumura C, Inui H.
  • 雑誌名: Environ Pollut 巻: 266 ページ: 115179
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2020.115179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between goniothalamin and peroxisomal multifunctional enzyme type 2 triggering endoplasmic reticulum stress. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sophonnithiprasert T, Aruksakunwong O, Tashiro E, Kondoh Y, Muroi M, Osada H, Imoto M, Watanapokasin R.
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 6 ページ: e05200
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e05200
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of small-molecule modulator of heterotrimeric Gi-protein by integrated phenotypic profiling and chemical proteomics. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamura T, Futamura Y, Shang E, Muroi M, Janning P, Ueno M, Wilke J, Takeda S, Kondoh Y, Ziegler S, Watanabe N, Waldmann H, Osada H.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 84 ページ: 2484-2490
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1812375
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A novel GSK3 inhibitor that promotes self-renewal in mouse embryonic stem cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Nishimura H, Kudo N, Osada H, Yoshida M.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem 巻: 84 ページ: 2113-2120
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1789445
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Uncovering hidden sesquiterpene biosynthetic pathway through expression boost area-mediated productivity enhancement in basidiomycete. (2020)
  • 著者名/発表者名: Asai S, Tsunematsu Y, Masuya T, Otaka J, Osada H, Watanabe K.
  • 雑誌名: J Antibiot 巻: 73 ページ: 721-728
  • DOI: 10.1038/s41429-020-0355-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peanut skin extract ameliorates the symptoms of type 2 diabetes mellitus in mice by alleviating inflammation and maintaining gut microbiota homeostasis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Xiang L, Wu Q, Osada H, Yoshida M, Pan W, Qi J
  • 雑誌名: Aging 巻: 12 ページ: 13991-14018
  • DOI: 10.18632/aging.103521
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Miclxin, a novel MIC60 inhibitor, induces apoptosis via mitochondrial stress in β-catenin mutant tumor cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikeda H, Muroi M, Kondoh Y, Ishikawa S, Kakeya H, Osada H, Imoto M.
  • 雑誌名: ACS Chem Biol 巻: 15 ページ: 2195-2204
  • DOI: 10.1021/acschembio.0c00381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique features of the ketosynthase domain in a non-ribosomal peptide synthetase-polyketide synthase hybrid enzyme, tenuazonic acid synthetase 1. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yun CS, Nishimoto K, Motoyama T, Shimizu T, Hino T, Dohmae N, Nagano S, Osada H.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 295 ページ: 11602-11612
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.013105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] β-carboline chemical signals induce reveromycin production through a LuxR family regulator in Streptomyces sp. SN-593. (2020)
  • 著者名/発表者名: Panthee S, Kito N, Hayashi T, Shimizu T, Ishikawa J, Hamamoto H, Osada H, Takahashi S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 10230
  • DOI: 10.1038/s41598-020-66974-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of mitochondrial complex I by the novel compound FSL0260 enhances high salinity-stress tolerance in Arabidopsis thaliana. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sako K, Futamura Y, Shimizu T, Matsui A, Hirano H, Kondoh Y, Muroi M, Aono H, Tanaka M, Honda K, Shimizu K, Kawatani M, Nakano T, Osada H, Noguchi K, Seki M.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 8691
  • DOI: 10.1038/s41598-020-65614-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Induction of secondary metabolite production by hygromycin B and identification of the 1233A biosynthetic gene cluster with a self-resistance gene. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Motoyama T, Uramoto M, Nogawa T, Kamakura T, Osada H.
  • 雑誌名: J Antibiot 巻: 73 ページ: 475-479
  • DOI: 10.1038/s41429-020-0295-4
  • 査読あり
• [学会発表] 天然物創薬に適した表現系スクリーニング (2021)
  • 著者名/発表者名: 長田 裕之
  • 学会等名: 日本農芸化学会東北支部 第155回大会
  • 招待講演
• [図書] マウス・ラットモデル作製・解析プロフェッショナル (2021)
  • 著者名/発表者名: 先端モデル動物支援プラットフォーム（AdAMS）
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-2112-5
• [図書] Protein-protein Interaction regulators. Drug discovery series No. 78 (2021)
  • 著者名/発表者名: Roy S. and Fu H (eds.)
  • 総ページ数: 380
  • 出版者: Royal society of chemistry
  • ISBN: 978-1-78801-187-7
• [図書] Comprehensive natural products III: chemistry and biology. vol. 7 (2020)
  • 著者名/発表者名: Liu HB and Begley TP (eds.)
  • 総ページ数: 553
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 978-0-08-102691-5
• [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/