ケミカルバイオロジーとゲノム編集で拓く統合的ストレス応答機構の解明と創薬応用

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02853
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 親泊 政一 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 教授 (90502534)
• 研究分担者: 親泊 美帆 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 特任助教 (00596158)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 小胞体ストレス応答 / ケミカルバイオロジー / CRISPRゲノムワイドスクリーニング

研究実績の概要

約22万種類の東京大学創薬機構化合物ライブラリーから22万種化合物を探索し、東京医科歯科大学の細谷孝充教授らのグループと共同で、新規同定した化合物IBT21が小胞体ストレスで生じるタンパク質の凝集を抑制することを見出した。IBT21がどのようにして小胞体ストレスを緩和しているかを明らかにするために、芳香族アジド基と脂肪族アジド基を導入したIBT21(diazido-IBT21)をプローブとして合成した。このプローブを用いることで、光照射すると芳香族アジド基が標的タンパク質中の求核性アミノ酸残基と共有結合を形成でき、さらにクリック反応により脂肪族アジド基にビオチンを付加するとストレプトアビジンビーズでプローブに結合するタンパク質を回収することができた。さらに、質量分析器を用いて解析することで、回収した標的タンパク質を同定することができ、IBT21に選択的に結合するタンパク質の60%近くが小胞体で合成される分泌タンパク質や膜タンパク質であることが見いだすことができた。
研究分担者は、臓器特異的かつ人工的リガンド依存的に統合的ストレス応答を過剰に活性化することで発症するサルコペニアモデルマウスを用いて、統合的ストレス応答を阻害する遺伝子を同定を行い、また、その遺伝子解析補助業務を行った学生に謝金を支払った。

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

IBT21は、神経変性疾患の原因となる誤って折り畳まれたタンパク質の凝集を抑制して細胞保護に働くことから、アルツハイマー病やハンチントン病、プリオン病といった神経変性疾患の新たな治療薬候補となることが期待される。この成果は、Elife. 8. pii: e43302 (2019)に採択された。

今後の研究の推進方策

今年度に同定した化合物と標的タンパク質の結合実証による新規制御機構の検証を行い、ゲノム編集による標的タンパク質を欠失させた細胞を用いたヒット化合物の標的タンパク質の絞り込みを行う。
また、本研究実施にはサルコペニアモデルマウスが必須であり、それらの維持にはGenotypingが必要である。それらの遺伝子解析補助業務を行う学生への謝金を計上していている。

研究成果

• [雑誌論文] Nanosecond pulsed electric fields induce the integrated stress response via reactive oxygen species-mediated heme-regulated inhibitor (HRI) activation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamada Yoshimasa、Furumoto Yuji、Izutani Akira、Taniuchi Shusuke、Miyake Masato、Oyadomari Miho、Teranishi Kenji、Shimomura Naoyuki、Oyadomari Seiichi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: e0229948
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0229948
  • 査読あり
• [雑誌論文] ER-resident sensor PERK is essential for mitochondrial thermogenesis in brown adipose tissue (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Hironori、Okabe Kohki、Miyake Masato、Hattori Kazuki、Fukaya Tomohiro、Tanimoto Kousuke、Beini Shi、Mizuguchi Mariko、Torii Satoru、Arakawa Satoko、Ono Masaya、Saito Yusuke、Sugiyama Takashi、Funatsu Takashi、Sato Katsuaki、Shimizu Shigeomi、Oyadomari Seiichi、Ichijo Hidenori、Kadowaki Hisae、Nishitoh Hideki
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 3 ページ: e201900576
  • DOI: 10.26508/lsa.201900576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atovaquone is active against AML by upregulating the integrated stress pathway and suppressing oxidative phosphorylation (2019)
  • 著者名/発表者名: Stevens AM, Xiang M, Heppler LN, Toxic I, Jiang K, Munoz JO, Gaikwad AS, Horton TM, Long X, Narayanan P, Seashore EL, Terrell MC, Rashid R, Krueger MJ, Mangubat-Medina AE, Ball ZT, Sumazin P, Walker SR, Hamada Y, Oyadomari S, Redell MS, Frank DA.
  • 雑誌名: Blood Advances 巻: 3 ページ: 4215-4227
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2019000499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell-based HTS identifies a chemical chaperone for preventing ER protein aggregation and proteotoxicity (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitakaze Keisuke、Taniuchi Shusuke、Kawano Eri、Hamada Yoshimasa、Miyake Masato、Oyadomari Miho、Kojima Hirotatsu、Kosako Hidetaka、Kuribara Tomoko、Yoshida Suguru、Hosoya Takamitsu、Oyadomari Seiichi
  • 雑誌名: eLife 巻: 8 ページ: e43302
  • DOI: 10.7554/eLife.43302
  • 査読あり