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2020 年度 実績報告書

スーパーヌクレオソーム構築による1細胞エピジェネティック修飾マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 18H03931
研究機関東京大学

研究代表者

岡本 晃充  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60314233)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードタンパク質化学合成 / ヌクレオソーム / エピジェネティクス / パラジウム / ルテニウム
研究実績の概要

パラジウムによる迅速Alloc基除去と4-メルカプトフェニル酢酸の触媒毒効果を併用したワンポットNCLの開発は、タンパク質化学合成の収率を劇的に向上させた。我々の方法は一定時間ごとに順次パラジウム錯体とペプチドセグメントを加えていくだけで良い。ポイントは、Pd/TPPTS錯体によるCys末端からの迅速なAlloc除去と並行して、NCL活性化のために加えられた4-メルカプトフェニル酢酸によって緩やかにPd/TPPTS錯体の失活が進むことである。失活したパラジウムは反応系の外に追いやられるので、工程ごとに精製する必要がない。本法は、十分に効率的な合成法であり、実際にヒストンバリアントH2AXなどを合成することによって実証した。しかし、まだなおペプチドの2当量以上のPd/TPPTS錯体を各連結工程で追加投与する必要があり、錯体の使用を触媒量まで減らすことがコスト面での課題として残された。ワンポットNCLに最適な金属触媒を探索したところ、ルテニウム錯体[CpRu(allyl)(L)]PF6 (L = 4-dimethylaminoquinoline-2-carboxylate)が上記パラジウム錯体に代わって触媒的(0.2当量)に働くことを見つけ出した。このルテニウム錯体は、Alloc基の除去においてパラジウムの時の50倍の触媒活性を示し、5,000倍の4-メルカプトフェニル酢酸が混在しても触媒活性を維持し続ける。これを用いて、アセチル化、リン酸化、シトルリン化、ユビキチン化を含むヒストンH1.2(212アミノ酸長)やヘテロクロマチンタンパク質HP1a(191アミノ酸長)を効率的に合成し、これらの合成タンパク質におけるそれぞれのエピジェネティック修飾がDNAへの結合へ及ぼす効果を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件) 学会発表 (13件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Floxuridine Oligomers Activated under Hypoxic Environment2021

    • 著者名/発表者名
      Morihiro, K.; Ishinabe, T.; Takatsu, M.; Osumi, H.; Osawa, T.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 143 ページ: 3340-3347

    • DOI

      10.1021/jacs.0c10732

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organoruthenium-Catalyzed Chemical Protein Synthesis to Elucidate the Functions of Epigenetic Modifications on Heterochromatin Factors2021

    • 著者名/発表者名
      Kamo, N.; Kujirai, T.; Kurumizaka, H.; Murakami, H.; Hayashi, G.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 12 ページ: -

    • DOI

      10.1039/D1SC00731A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-inducible control of cellular proliferation and differentiation by a Hedgehog signaling inhibitor2021

    • 著者名/発表者名
      Misawa, R.; Minami, T.; Okamoto, A.; Ikeuchi, Y.
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem.

      巻: 38 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2021.116144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toolbox for chemically synthesized histone proteins2020

    • 著者名/発表者名
      Nakatsu, K.; Hayashi, G.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Chem. Biol.

      巻: 58 ページ: 10-19

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2020.04.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A light-inducible Hedgehog signaling activator modulates proliferation and differentiation of neural cells2020

    • 著者名/発表者名
      Misawa, R.; Minami, T.; Okamoto, A.; Ikeuchi, Y.
    • 雑誌名

      ACS Chem. Biol.

      巻: 15 ページ: 1595-1603

    • DOI

      10.1021/acschembio.0c00195

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fmoc-Compatible and C-terminal-Sequence-Independent Peptide Alkyl Thioester Formation Using Cysteinylprolyl Imide2020

    • 著者名/発表者名
      Nakatsu, K.; Yanase, M.; Hayashi, G.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 22 ページ: 4670-4674

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c01450

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single cell array enclosed with a photodegradable hydrogel in microwells for image-based cell classification and selective photorelease of cells2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, S.; Takagi, R.; Hosogane, T.; Ohashi, Y.; Sakai, Y.; Sakakihara, S.; Iino, R.; Tabata, K.; Noji, H.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      ACS Appl. Bio Mater.

      巻: 3 ページ: 5887-5895

    • DOI

      10.1021/acsabm.0c00583

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monitoring intracellular metal ion complexation with acetylene-tagged ligand by Raman spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Takemura, S.; Watanabe, H.; Nishihara, T.; Okamoto, A.; Tanabe, K.
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 10 ページ: 36119-36123

    • DOI

      10.1039/D0RA06329K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] L-DNA-tagged fluorescence in situ hybridization for highly sensitive imaging of RNAs in single cells2020

    • 著者名/発表者名
      Ogata, M.; Hayashi, G.; Ichiu, A.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 18 ページ: 8084-8088

    • DOI

      10.1039/D0OB01635G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acetylation-modulated communication between the H3 N-terminal tail domain and the intrinsically disordered H1 C-terminal domain2020

    • 著者名/発表者名
      Hao, F; Murphy, K. J.; Kujirai, T.; Kamo, N.; Kato, J.; Koyama, M.; Okamato, A.; Hayashi, G.; Kurumizaka, H.; Hayes, J. J.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 48 ページ: 11510-11520

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa949

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ニトロ基およびアゾ基の生体還元を利用したFloxuridineオリゴマーの低酸素活性化2021

    • 著者名/発表者名
      森廣 邦彦、石鍋 拓郎、高津 正子、大澤 毅、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 細胞内タンパク質送達を指向した刺激溶解性タンパク質凝集体の開発2021

    • 著者名/発表者名
      山本 一穂、山口 哲志、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 光化学インターナリゼーションに有効な近赤外光吸収色素の合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      濵邉 美佳子、出羽 和花子、大橋 瑠子、浜窪 隆雄、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 細胞膜透過性を指向する含フッ素オリゴヌクレオチドの合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉 ほの香、相川 光介、森廣 邦彦、岡本 晃充、岡添 隆
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 光誘起型伸長反応を用いたポリユビキチンの鎖長制御手法の確立2021

    • 著者名/発表者名
      村山 伊織、古畑 隆史、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 固相合成に適したチオエステル前駆体システイニルプロリルイミドによるタンパク質化学合成2021

    • 著者名/発表者名
      中津 幸輝、梁瀬 将史、林 剛介、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 生体分子の選択的可視化を実現する光活性化アルキンタグ2021

    • 著者名/発表者名
      中村 聖、山口 哲志、小阪 高広、中村 元直、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 細胞膜裏側の定量的1細胞解析のための細胞膜シートアレイの開発2021

    • 著者名/発表者名
      梅田 侑生、山口 哲志、山平 真也、中村 元直、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] Ru触媒を用いたリンカーヒストンH1.2とHP1αの化学合成とその翻訳後修飾の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      加茂 直己、鯨井 智也、胡桃坂 仁志、村上 裕、林 剛介、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] The use of cysteinylprolyl imide peptide as an Fmoc-compatible crypto-thioester2020

    • 著者名/発表者名
      Koki Nakatsu、Masafumi Yanase、Gosuke Hayashi、Akimitsu Okamoto
    • 学会等名
      第57回ペプチド討論会
  • [学会発表] Total chemical synthesis of linker histone H1.2 and heterochromatin protein 1 alpha through one-pot multiple peptide ligation using Ru catalyst2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kamo、Gosuke Hayashi、Tomoya Kujirai、Hitoshi Kurumizaka、Hiroshi Murakami、Akimitsu Okamoto
    • 学会等名
      第57回ペプチド討論会
  • [学会発表] 低酸素環境下で活性化するFluoxuridineオリゴマーの開発2020

    • 著者名/発表者名
      森廣 邦彦、石鍋 拓郎、高津 正子、岡本 晃充
    • 学会等名
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 金属イオン曝露によるDNAメチル化レベル変化の蛍光解析2020

    • 著者名/発表者名
      森廣 邦彦、劉 杉、竹内 芙美香、岡本 晃充
    • 学会等名
      第42回日本光医学・光生物学会
  • [産業財産権] 光増感色素2020

    • 発明者名
      岡本晃充、出羽和歌子、浜窪隆雄、戸田奈緒子、須藤幸夫
    • 権利者名
      岡本晃充、出羽和歌子、浜窪隆雄、戸田奈緒子、須藤幸夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-108318

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公開日: 2021-12-27  

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