ケモテクノロジーを利用したユビキチン鎖の機能解析と制御

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: ケモテクノロジーが拓くユビキチンニューフロンティア
• 研究課題/領域番号: 18H05499
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岩井 一宏 京都大学, 医学研究科, 教授 (60252459)
• 研究分担者: 二木 史朗 京都大学, 化学研究所, 教授 (50199402)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: ユビキチン / ユビキチンシグナル / 炎症シグナル / 直鎖状ユビキチン鎖

研究実績の概要

本研究ではケモテクノロジーを用いて5年間の研究期間中にユビキチン修飾の多様な機能を解析することを目指す。4年目である本年度は以下の3項目から研究を推進した。
１．ケモテクノロジーを用いたLUBACリガーゼの制御とその応用展開：研究代表者らはLUBACによる直鎖状ユビキチン鎖生成はB細胞リンパ腫発症に寄与することを示していたが、他の計画研究の代表である吉田と開発したLUBAC阻害剤を用いて、LUBACがBリンパ腫の増殖を抑制することを個体レベルで示した（Jo et al. Blood 2020）。さらに、LUBAC複合体の結晶構造を踏まえた新規LUBAC抑制剤の開発も進めている。これまでの解析でリード化合物が取得できなかったので、AI創薬に着手した。
2．ユビキチン修飾の新機能のケモテクノロジー解析：M1鎖とUBDの結合阻害の試験管内スクリーニング系でM1鎖とHOIL-1L NZFの結合を阻害する化合物を同定した。さらに基礎的検討で同化合物が細胞内でもM1鎖とHOIL-1L NZFの結合を阻害する可能性を見出している。また、HOIL-1L、SHARPINのNZFと直鎖状ユビキチン鎖との結合阻害によって、刺激依存的に細胞を死に導くことができることを示す予備的知見を得た。
3． LUBACはHOIP、HOIL-1L、SHARPINの3サブユニットから構成され、活性中心であるHOIPだけでなく、HOIL-1Lもユビキチンリガーゼ活性を持つ。本年度、研究代表者らはHOIL-1Lリガーゼ活性を欠失がLUBACのM1鎖形成能を亢進させて細胞内感染菌の感染を抑制することを見出した。そこで、HOIL-1Lユビキチンリガーゼ活性阻害剤のスクリーニング系を構築して、吉田とともに化合物の一次スクリーニングを施行し、LUBAC賦活剤の生成に挑んでいる。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本領域の吉田とともに開発してきた個体に投与可能なLUBAC阻害剤がB細胞リンパ腫の治療薬となることのPOCが取得できたので、本領域でより副作用の少ない阻害剤開発を推進している。

今後の研究の推進方策

ケミカルツールを用いたユビキチン系の解析をより一層推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Glycogen synthase downregulation rescues the amylopectinosis of murine RBCK1 deficiency (2022)
  • 著者名/発表者名: Nitschke S, Sullivan MA, Mitra S, Marchioni CR, Lee JPY, Smith BH, Ahonen S, Wu J, Chown EE, Wang P, Petkovic S, Zhao X, DiGiovanni LF, Perri AM, Israelian L, Grossman TR, Kordasiewicz H, Vilaplana F, Iwai K, Nitschke F, Minassian BA
  • 雑誌名: Brain 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1093/brain/awac017
  • 査読あり
• [雑誌論文] ABIN1 is a signal‐induced autophagy receptor that attenuates NF‐κB activation by recognizing linear ubiquitin chains (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinkawa Y, Imami K, Fuseya Y, Sasaki K, Ohmura K, Ishihama Y, Morinobu A, Iwai K.
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: In press ページ: In press
  • DOI: 10.1002/1873-3468.14323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of peptide: N-glycanase causes proteasome dysfunction mediated by a sugar-recognizing ubiquitin ligase (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Asahina M, Murakami A, Kawawaki J, Yoshida M, Fujinawa R, Iwai K, Tozawa R, Matsuda N, Tanaka K and Suzuki T.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 118 ページ: e2102902118
  • DOI: 10.1073/pnas.2102902118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, solubility monitoring, and purification of the co-folded LUBAC LTM domain by structure-guided tandem folding in autoinducing cultures (2021)
  • 著者名/発表者名: Walinda E, Morimoto D, Sorada T, Iwai K and Sugase K
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 187 ページ: 105953～105953
  • DOI: 10.1016/j.pep.2021.105953
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid Droplet Formation and Facile Cytosolic Translocation of IgG in the Presence of Attenuated Cationic Amphiphilic Lytic Peptides (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwata T, Hirose H, Sakamoto K, Hirai Y, Arafiles JVV, Akishiba M, Imanishi M, Futaki S
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 60 ページ: 19804～19812
  • DOI: 10.1002/anie.202105527
  • 査読あり
• [学会発表] Linear ubiquitination : a new regulator of chronic inflammation and oncogenesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwai, K.
  • 学会等名: 第44日本基礎老化学会大会 International Symposium “Mechanism of aging”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 直鎖状ユビキチン鎖の発見とその機能 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一宏
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会シンポジウム 「プロテオスタシスの理解と革新的医療の創出」
• [学会発表] 炎症応答を制御するユニークなユビキチン修飾系と炎症性疾患への寄与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岩井 一宏
  • 学会等名: 第30回関西ライフサイエンス リーディングサイエンティストセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Attenuated cationic lytic peptides for intracellular delivery (2021)
  • 著者名/発表者名: Futaki, S.
  • 学会等名: The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)
  • 国際学会 / 招待講演