| 研究課題/領域番号 |
15K21626
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
仙石 徹 国立研究開発法人理化学研究所, 横山構造生物学研究室, 研究員 (60576312)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | エピジェネティクス / 翻訳後修飾 / X線結晶構造解析 |
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| 研究実績の概要 |
ヒストンはメチル化・アセチル化・リン酸化などの様々な翻訳後修飾を受け、それによりゲノム機能が制御されている。ヒストンH3のリジン27のメチル化（H3K27me）は、遺伝子発現の抑制マークとして働き、多細胞生物の分化と発生に関与している。また、H3K27meレベルの異常は様々ながんと関連している。本研究は、H3K27脱メチル化酵素であるKDM6ファミリータンパク質の反応機構解析と阻害剤開発を目的としている。
反応機構解析については、KDM6Aと基質ペプチド複合体結晶について結晶内反応を進行させて中間体構造の捕捉を試みたが、現在までに新規の中間体構造を決定するには至っていない。結晶内反応が同期して起こらず、明瞭な電子密度変化を伴わないことが原因と考えている。また、すでに得られている阻害剤候補化合物とKDM6Aタンパク質との複合体の結晶構造解析を試み、共結晶化法または浸潤法を用いて様々な結晶を調製してX線回折データを解析したが、残念ながら阻害剤候補化合物に由来する電子密度は得られていない。
本研究の本来の目的と関連するテーマとして、新奇タンパク質ラムノース転移酵素EarPの結晶構造解析を行った。EarPとその基質タンパク質との複合体の結晶構造を1.8オングストローム分解能で決定することに成功し、その基質認識機構と触媒機構についての構造的知見を得た。EarPは有望な創薬標的であり、本構造解析は阻害剤開発に有用な情報を提供する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
KDM6の反応機構解析と阻害剤開発については、進捗がやや遅れている。これは様々な条件を試しても、新規反応中間体や阻害剤候補化合物の電子密度を観測できていないからである。一方、新規なタンパク質修飾（ラムノース化）を触媒するEarPタンパク質について、そのX線結晶構造決定に成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
KDMの反応機構解析については、KDM6Aと同様の触媒機構を持ち、結晶構造解析例が報告されているKDM6B,、KDM4A、KDM7Aも用いて行う。これらはKDM6Aと異なる結晶パッキングを持ち、より同期された結晶内反応を起こすことが期待される。KDM6B、KDM4A、KDM7Aの発現系と精製条件は確立済みである。
KDMの阻害剤開発についても、KDM6Aと構造がよく似ているKDM6Bを用いて低分子複合体の構造決定を行う。得られた構造情報をもとに、候補化合物の最適化を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
KDM6と阻害剤候補化合物との複合体構造が決定できていないため、阻害剤の構造最適化に着手できず、新規化合物の発注が行われなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
複合体構造決定後、阻害剤の構造最適化を行い、新規化合物を発注する。
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