無細胞ヒトプロテインアレイを用いた薬剤依存的相互作用タンパク質同定技術の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03218
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 澤崎 達也 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (50314969)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: サリドマイド / 催奇形性 / 蛋白質分解 / ユビキチン / 分子のり / 蛋白質 / タンパク質分解誘導剤

研究実績の概要

本研究課題では目的は2つある。サリドマイドとE7820をモデルに、1) ヒト全タンパク質レベルで薬剤依存的に相互作用するタンパク質を同定できる技術の開発、2) 新しく見出した基質タンパク質の細胞レベル、個体レベルの解析、および構造解析を進め、タンパク質分解誘導薬剤サリドマイド・E7820の薬効作用点の解明である。そこで本年度は、2万4千種類からなるヒトプロテインアレイを用いた大規模スクリーニングにより薬剤依存的に相互作用するタンパク質の網羅的解析と、細胞生物学的解析を行った。また、高分解能でないと薬剤の電子密度が明らかとならないため、出来るだけ小さなタンパク質での構造解析に着手し、1.8オングストロームレベルの構造解析に成功した。
I．２万４千種のヒトプロテインアレイを用いたCRBN－サリドマイド基質およびDCAF15-E7820基質の大規模スクリーニング：前年度の中規模スクリーニングの結果からスクリーニング系の条件をタンパク質の量や薬剤濃度などのファインチューニングを行い、2万4千種類のヒトプロテインアレイを用いて大規模スクリーニングを行い、網羅的な基質探索を行い、新規ネオ基質候補PLZFを見出した。
II．薬剤依存的に相互作用する新規基質タンパク質の機能解析：生化学的解析および細胞生物学的解析を行い、新規に見出したPLZFは、サリドマイドおよびサリドマイド誘導体によりCullin4-CRBN複合体により分解誘導されるネオ基質であることが明らかとなった。さらに、催奇性誘導因子であるSALL4を対象に、CRBN-thalidomide-SALL4の複合体の高分解像度（1.8オングストローム）の構造情報の取得に成功した。

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

当初の計画より1年早く、新規ネオ基質PLZFの発見、高分解像度の構造情報が取得できたため。

今後の研究の推進方策

本計画の２年間で計画していたCRBNの基質探索は概ね終了したので、今後は、別の薬剤受容体であるDCAF15を対象に基質探索の実験を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Thalidomide and its metabolite 5‐hydroxythalidomide induce teratogenicity via the cereblon neosubstrate PLZF (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Satoshi、Murai Hidetaka、Saito Daisuke、Abe Gembu、Tokunaga Etsuko、Iwasaki Takahiro、Takahashi Hirotaka、Takeda Hiroyuki、Suzuki Takayuki、Shibata Norio、Tamura Koji、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 40 ページ: e105375
  • DOI: 10.15252/embj.2020105375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MIND bomb 2 prevents RIPK1 kinase activity-dependent and -independent apoptosis through ubiquitylation of cFLIPL (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakabayashi Osamu、Takahashi Hirotaka、Moriwaki Kenta、Komazawa-Sakon Sachiko、Ohtake Fumiaki、Murai Shin、Tsuchiya Yuichi、Koyahara Yuki、Saeki Yasushi、Yoshida Yukiko、Yamazaki Soh、Tokunaga Fuminori、Sawasaki Tatsuya、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 4 ページ: 80
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01603-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of LhFT1, the Flowering Inducer of Asiatic Hybrid Lily, in the Bulb Scales (2020)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Kana、Kobayashi Junya、Nemoto Keiichirou、Nozawa Akira、Sawasaki Tatsuya、Nakatsuka Takashi、Yamagishi Masumi
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 11 ページ: 570915
  • DOI: 10.3389/fpls.2020.570915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An IMiD-induced SALL4 degron system for selective degradation of target proteins (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Satoshi、Shoya Yuki、Matsuoka Saya、Nishida-Fukuda Hisayo、Shibata Norio、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 515
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01240-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural bases of IMiD selectivity that emerges by 5-hydroxythalidomide (2020)
  • 著者名/発表者名: Furihata Hirotake、Yamanaka Satoshi、Honda Toshiaki、Miyauchi Yumiko、Asano Atsuko、Shibata Norio、Tanokura Masaru、Sawasaki Tatsuya、Miyakawa Takuya
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 4578
  • DOI: 10.1038/s41467-020-18488-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CIPK23 regulates blue light‐dependent stomatal opening in Arabidopsis thaliana (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue Shin‐Ichiro、Kaiserli Eirini、Zhao Xiang、Waksman Thomas、Takemiya Atsushi、Okumura Masaki、Takahashi Hirotaka、Seki Motoaki、Shinozaki Kazuo、Endo Yaeta、Sawasaki Tatsuya、Kinoshita Toshinori、Zhang Xiao、Christie John M.、Shimazaki Ken‐Ichiro
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 104 ページ: 679～692
  • DOI: 10.1111/tpj.14955
  • 査読あり
• [雑誌論文] KN3014, a piperidine-containing small compound, inhibits auto-secretion of IL-1β from PBMCs in a patient with Muckle?Wells syndrome (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Naoe、Kurata Mie、Yamamoto Toshihiro、Shigemura Tomonari、Agematsu Kazunaga、Yamazaki Takashi、Takeda Hiroyuki、Sawasaki Tatsuya、Koga Tomohiro、Kawakami Atsushi、Yachie Akihiro、Migita Kiyoshi、Yoshiura Koh-ichiro、Urano Takeshi、Masumoto Junya
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 13562
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70513-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Human DUB Protein Array for Clarification of Linkage Specificity of Polyubiquitin Chain and Application to Evaluation of Its Inhibitors (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Hirotaka、Yamanaka Satoshi、Kuwada Shohei、Higaki Kana、Kido Kohki、Sato Yusuke、Fukai Shuya、Tokunaga Fuminori、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 8 ページ: 152～152
  • DOI: 10.3390/biomedicines8060152
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AirID, a novel proximity biotinylation enzyme, for analysis of protein?protein interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Kido Kohki、Yamanaka Satoshi、Nakano Shogo、Motani Kou、Shinohara Souta、Nozawa Akira、Kosako Hidetaka、Ito Sohei、Sawasaki Tatsuya
  • 雑誌名: eLife 巻: 9 ページ: e54983
  • DOI: 10.7554/eLife.54983
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Soy and Arabidopsis receptor-like kinases respond to polysaccharide signals from Spodoptera species and mediate herbivore resistance (2020)
  • 著者名/発表者名: Uemura Takuya、Hachisu Masakazu、Desaki Yoshitake、Ito Ayaka、Hoshino Ryosuke、Sano Yuka、Nozawa Akira、Mujiono Kadis、Galis Ivan、Yoshida Ayako、Nemoto Keiichirou、Miura Shigetoshi、Nishiyama Makoto、Nishiyama Chiharu、Horito Shigeomi、Sawasaki Tatsuya、Arimura Gen-ichiro
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 224
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0959-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel MRGPRX2-targeting antagonistic DNA aptamer inhibits histamine release and prevents mast cell-mediated anaphylaxis (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Yasuyuki、Liu Shuang、Ogasawara Tomio、Sawasaki Tatsuya、Takasaki Yasushi、Yorozuya Toshihiro、Mogi Masaki
  • 雑誌名: European Journal of Pharmacology 巻: 878 ページ: 173104～173104
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2020.173104
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒト脱ユビキチン化酵素タンパク質アレイの開発とその応用例 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋 宏隆、山中 聡士、徳永 文稔、澤崎 達也
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 ページ: 64～74
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920064
• [学会発表] in vitro及びin cellにおけるPROTAC依存的に相互作用する基質探索系の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松岡沙耶, 山中聡士, 澤崎達也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 標的タンパク質の選択的分解のためのIMiD誘導性SALL4デグロンシステム (2020)
  • 著者名/発表者名: 庄屋祐希, 山中聡士, 福田尚代, 柴田哲男, 澤崎達也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] タンパク質－タンパク質相互作用解析のためのAirIDを用いたAGIAタグ依存的近位依存性ビオチン化技術AGIAiD (2020)
  • 著者名/発表者名: 山田航大, 城戸康希, 塩屋亮平, 澤崎達也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 新規マラリアワクチン候補PfRiprにより誘導されるウサギモノクローナル抗体の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小澤龍彦, 岸裕幸, 村口篤, 坪井敬文, 高島英造, 澤崎達也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] サリドマイド代謝物によるC2H2型ジンクフィンガーの分解選択性の構造基盤 (2020)
  • 著者名/発表者名: 降旗大岳, 山中聡士, 本田敏章, 柴田哲男, 田之倉優, 澤崎達也, 宮川拓也
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Development of USP-DUB specific inhibitor using human DUB protein array (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H, Yamanaka S, Kuwada S, Higaki K, Sato Y, Fukai S, Tokunaga F, Sawasaki T.
  • 学会等名: 第93回 日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 新規マラリアワクチン候補GAMAに対する侵入阻害抗体の作製 (2020)
  • 著者名/発表者名: 曾我 郁弥、徳永 聡、小澤 龍彦、長岡 ひかる、高島 英造、岸 裕幸、村口篤、坪井 敬文、澤崎 達也
  • 学会等名: 第61回 日本生化学会中国・四国支部例会
• [学会発表] コムギ無細胞技術を基盤としたイオンチャネル解析技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山田 航大、谷崎 圭隆、竹田 浩之、野澤 彰、澤崎 達也
  • 学会等名: 第61回 日本生化学会中国・四国支部例会
• [学会発表] 植物体で利用可能な新規ケミカルプロテインノックダウン技術の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村松ちひろ, 野澤彰, 根本圭一郎, 澤崎達也
  • 学会等名: 第55回植物化学調節学会大会
• [学会発表] コムギ無細胞系を基盤としたオーキシン依存的TIR1－IAA相互作用解析系の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀 凌輔, 野澤 彰, 佐藤 明子, 嶋田 幸久, 澤崎 達也
  • 学会等名: 第55回植物化学調節学会大会
• [学会発表] 生体内インタラクトーム解析に適した近位依存性ビオチン化酵素AirIDの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 城戸康希, 澤崎 達也
  • 学会等名: 第71回日本電気泳動学会総会
• [備考] 澤崎研吸湿HP
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/cell-free/index.html