タンパク質相互作用に基づくペプチドリガンドの設計とプロテインノックダウンへの応用

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15121
• 研究機関: 国立医薬品食品衛生研究所
• 研究代表者: 内藤 幹彦 国立医薬品食品衛生研究所, 遺伝子医薬部, 部長 (00198011)
• 研究分担者: 大岡 伸通 国立医薬品食品衛生研究所, 遺伝子医薬部, 室長 (80568519)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 蛋白質分解 / ユビキチン / プロテアソーム / ペプチド / Notch

研究実績の概要

Notchシグナルは細胞分化、細胞増殖、細胞死等に細胞の様々な機能に関与する重要なシグナル系であり、急性Tリンパ性白血病などのがん細胞ではNotchシグナルの異常な活性化が報告されている。Notch受容体にリガンドが結合すると、細胞表面のNotch受容体はプロテアーゼによって切断され、細胞内ドメインが細胞質に遊離して転写因子CSL及び転写Co-activator因子MAML1と結合して転写活性化を起こす。MAML1のN末からデザインされたヘリカルペプチドSAHM1はNotch1/CSL複合体に結合する事が報告されているため、SAHM1とMV1（IAP antagonist）をリンカーで繋いだSNIPER(Notch)を合成して、その標的タンパク質分解活性を調べた。その結果、SHAM1ペプチドやPEGリンカーの短いSNIPER(Notch)ではNotchタンパク質を分解しなかったが、PEGリンカーの長いSNIPER(Nocth)はNotch1タンパク質を分解する活性を示し、Notch下流のｃ－Mycの発現を抑制した。またSNIPER(Notch)によるNotch1タンパク質の分解はプロテアソーム阻害剤MG132で阻害された。一方CSLタンパク質はいずれのSNIPER(Notch)でも分解されなかった。これらの結果から、ヘリカルペプチドを標的リガンドとして組み込んだSNIPERは、標的タンパク質Notch1の分解活性を示す事が明らかになった。しかし結合するすべてのタンパク質を分解するわけではなく、個々のSNIPERによってユビキチン化を受けやすい標的タンパク質とそうでない標的タンパク質が存在することが示唆された。また標的タンパク質の分解にはリンカーの長さが重要であり、リンカー長を最適化する必要があることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a peptide-based inducer of protein degradation targeting NOTCH1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohoka Nobumichi、Misawa Takashi、Kurihara Masaaki、Demizu Yosuke、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 27 ページ: 4985～4988
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Protein Degradation Inducers of Androgen Receptor by Conjugation of Androgen Receptor Ligands and Inhibitor of Apoptosis Protein Ligands (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata Norihito、Nagai Katsunori、Morita Yoko、Ujikawa Osamu、Ohoka Nobumichi、Hattori Takayuki、Koyama Ryokichi、Sano Osamu、Imaeda Yasuhiro、Nara Hiroshi、Cho Nobuo、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 巻: 61 ページ: 543～575
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b00168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple and efficient knockdown of His-tagged proteins by ternary molecules consisting of a His-tag ligand, a ubiquitin ligase ligand, and a cell-penetrating peptide (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori Takayuki、Okitsu Koyo、Yamazaki Norikazu、Ohoka Nobumichi、Shibata Norihito、Misawa Takashi、Kurihara Masaaki、Demizu Yosuke、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 27 ページ: 4478～4481
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2017.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] SNIPER(TACC3) induces cytoplasmic vacuolization and sensitizes cancer cells to Bortezomib (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohoka Nobumichi、Nagai Katsunori、Shibata Norihito、Hattori Takayuki、Nara Hiroshi、Cho Nobuo、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 108 ページ: 1032～1041
  • DOI: 10.1111/cas.13198
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of protein degradation inducers of oncogenic BCR-ABL protein by conjugation of ABL kinase inhibitors and IAP ligands (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata Norihito、Miyamoto Naoki、Nagai Katsunori、Shimokawa Kenichiro、Sameshima Tomoya、Ohoka Nobumichi、Hattori Takayuki、Imaeda Yasuhiro、Nara Hiroshi、Cho Nobuo、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 108 ページ: 1657～1666
  • DOI: 10.1111/cas.13284
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Targeting the Allosteric Site of Oncoprotein BCR-ABL as an Alternative Strategy for Effective Target Protein Degradation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa Kenichiro、Shibata Norihito、Sameshima Tomoya、Miyamoto Naoki、Ujikawa Osamu、Nara Hiroshi、Ohoka Nobumichi、Hattori Takayuki、Cho Nobuo、Naito Mikihiko
  • 雑誌名: ACS Medicinal Chemistry Letters 巻: 8 ページ: 1042～1047
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.7b00247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of helix-stabilized cell-penetrating peptides containing cationic α,α-disubstituted amino acids as helical promoters (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Hiroko、Misawa Takashi、Oba Makoto、Tanaka Masakazu、Naito Mikihiko、Kurihara Masaaki、Demizu Yosuke
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 25 ページ: 1846～1851
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2017.01.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Small Hybrid Molecule That Mediates Degradation of His-Tag Fused Proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Okitsu Koyo、Hattori Takayuki、Misawa Takashi、Shoda Takuji、Kurihara Masaaki、Naito Mikihiko、Demizu Yosuke
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 巻: 61 ページ: 576～582
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b00413
  • 査読あり
• [学会発表] IAPアンタゴニストLCL161誘導体を導入したSNIPERによる効果的なプロテインノックダウン (2017)
  • 著者名/発表者名: 大岡伸通、奥平桂一郎、伊東昌宏、永井克典、柴田識人、服部隆行、宇治川治、下川賢一郎、佐野修、小山亮吉、今枝泰宏、奈良洋、長展生、内藤幹彦
  • 学会等名: 第21回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [学会発表] Targeting the allosteric site of oncogenic BCR-ABL protein as an alternative strategy for effective protein degradation (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihito Shibata, Kenichiro Shimokawa, Tomoya Sameshima, Naoki Miyamoto, Osamu Ujikawa, Hiroshi Nara, Nobumichi Ohoka, Takayuki Hattori, Nobuo Cho, Mikihiko Naito
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 芳香族炭化水素受容体ユビキチンリガーゼをリクルートする新しいプロテインノックダウン化合物の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大岡伸通、柴田識人、服部隆行、内藤幹彦
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 低コピーEGFR L858R変異アレルを有する細胞の作製とEGFR阻害剤感受性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 築茂由則、鈴木孝昌、内藤幹彦
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Degradation of oncogenic proteins by SNIPER compounds. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikihiko Naito, Nobumichi Ohoka, Norihito Shibata, Takayuki Hattori
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] NCCオンコパネルの90遺伝子を網羅する変異細胞株パネルの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木孝昌、築茂由則、内藤幹彦、小原有弘
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Development of protein degradation inducers of oncogenic BCR-ABL protein by conjugation of ABL kinase inhibitors and IAP ligands (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihito Shibata, Naoki Miyamoto, Katsunori Nagai, Kenichiro Shimokawa, Tomoya Sameshima, Nobumichi Ohoka, Takayuki Hattori, Yasuhiro Imaeda, Hiroshi Nara, Nobuo Cho, Mikihiko Naito
  • 学会等名: 日本薬学会第138年会
• [学会発表] In vivo protein knockdown by chimeric small-compound SNIPERs. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobumichi Ohoka, Yoko Morita, Katsunori Nagai, Kenichiro Shimokawa, Osamu Ujikawa, Ikuo Fujimori, Masahiro Ito, Youji Hayase, Keiichiro Okuhira, Norihito Shibata, Takayuki Hattori, Tomoya Samejima, Osamu Sano, Ryokichi Koyama, Yasuhiro Imaeda, Hiroshi Nara, Nobuo Cho, Mikihiko Naito
  • 学会等名: 日本薬学会第138年会
• [学会発表] IAPを利用したプロテインノックダウン法の開発とがん原性タンパク質の分解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 内藤幹彦、大岡伸通、柴田識人、服部隆行
  • 学会等名: 日本薬学会第138年会
  • 招待講演
• [学会発表] Protein knockdown by SNIPER compounds recruiting IAP ubiquitin ligases (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikihiko Naito
  • 学会等名: 2017 Chinese Medicinal Chemistry Symposium, CPA-EFMC International Symposium on Medicinal Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Degradation of target proteins by SNIPER compounds recruiting IAP ubiquitin ligases (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikihiko Naito, Nobumichi Ohoka, Norihito Shibata, Takayuki Hattori
  • 学会等名: EMBO conference Ubiquitin and SUMO
  • 国際学会
• [備考] 国立医薬品食品衛生研究所遺伝子医薬部 研究概要
  • URL: http://www.nihs.go.jp/mtgt/research.html