研究課題
本研究では (1)エネルギー代謝、(2)低酸素応答、(3)アミノ酸代謝、(4)脂質代謝のそれぞれについて代謝物の新機能発見に迫る。なお、研究の進展に伴い、(5)タンパク質アシル化、(6)RNA代謝の化学遺伝学を加えてより広範に研究を推進した。(1) エネルギー代謝の化学遺伝学： SIRT2の脱長鎖アシル化反応の生成物が脱アセチル化反応の内在性阻害因子であることを示すため、安定なアシルヒドラジド誘導体を合成し、阻害剤として働くことを示した。また、ミトコンドリアを活性化する化合物TLAMはホスホフルクトキナーゼPFK1を阻害してNADPHを増加させることによりROSを効率よく消去することがわかった。(2) 低酸素応答の化学遺伝学：低酸素応答を誘導するN-アシルドーパミンがオンコメタボライトである可能性を調べるため、がん細胞における生合成経路の解明を試み、ドーパミンアシル化酵素候補を同定した。(3) アミノ酸代謝の化学遺伝学：分裂酵母の窒素カタボライト抑制（NCR）を制御するフェロモン様因子NSFの受容・応答機構を解析するため、leu1変異と非必須遺伝子破壊を組み合わせた2重変異株ライブラリーを作製し、100余りの候補遺伝子を取得した。また、メチオニンがNCRを誘導することがわかった。(4) 脂質代謝の化学遺伝学：奇数鎖脂肪酸に対する感受性を規定する遺伝子を分裂酵母のケミカルゲノミクス法によって同定した。(5) タンパク質アシル化の化学遺伝学： Hippo経路の転写因子TEADのリジン残基の長鎖アシル化の内在性阻害剤の探索を実施し、ヒット化合物を得た。(6) RNA代謝の化学遺伝学：スプライシング調節薬SSAによる長鎖非コードRNAのMALAT1および一部のmRNAの小分子化を見出した。これはRNA代謝が変調して途中で切断され、ポリAが付加されたものであることが明らかになった。
2: おおむね順調に進展している
本研究は、化学遺伝的アプローチにより、代謝物の新機能と翻訳後修飾をはじめとする代謝制御機構の解明を目指している。2020年度は、これまでに確立した内在性代謝物ライブラリーを用いて、エネルギー代謝、低酸素応答、アミノ酸代謝、脂質代謝に加えてタンパク質アシル化とRNA代謝にも幅を広げて新しい代謝調節分子や内在性代謝物による代謝制御の解析を実施した。その結果、SIRT2脱長鎖アシル化反応生成物であるO-アシル-ADPリボースが内在性のSIRT2脱アセチル化阻害剤になっていることを証明するため、その安定な類縁体アシルヒドラジド誘導体を合成し、阻害剤となることを明らかにした。また、内在性代謝物ライブラリーを用いたスクリーニングからSIRT2や低酸素応答を誘導する新たな阻害物質、転写因子TEADの長鎖アシル化の阻害物質候補が得られており、それらの作用機序解析を開始した。さらにミトコンドリアを活性化する化合物によるエネルギー代謝変化、窒素カタボライト抑制を制御するフェロモン様因子、奇数鎖脂肪酸による分裂酵母生育抑制、スプライシング阻害によるポリA付加といったRNA代謝異常など、多くの興味深い現象のメカニズムについても解析が進んでいる。このように、当初の計画通り、おおむね順調に進展している。
(1) エネルギー代謝の化学遺伝学：SIRT2は脱長鎖アシル化酵素活性を有し、一旦脱長鎖アシル化反応を行った酵素は、脱アセチル化酵素活性を失う。これは、反応生成物O-アシル-ADPリボースが脱アセチル化を阻害する一方、長鎖アシル化基質はそれを酵素から追い出すためであったが、その詳細なメカニズムは不明である。そこで基質、産物の酵素への親和性を定量するとともに、量子計算やシミュレーション等を用いてそのメカニズムを推論する。(2) 低酸素応答の化学遺伝学：N-アシルドーパミン産生がん細胞におけるN-アシルドーパミン生合成酵素を同定する。さらに、それを過剰発現あるいはノックダウンしたがん細胞の腫瘍形成能を検討し、N-アシルドーパミンがオンメタボライトであることを明らかにする。翻訳因子eIF5Aのハイプシン化が酸素濃度によって制御されることを検証する。さらに、その翻訳への影響をリボソームプロファイリングを用いて解明する。(3) アミノ酸代謝の化学遺伝学：窒素カタボライト抑制（NCR）を解除するNSFの応答機構を解析するとともに、新規フェロモン候補について単離精製を進める。さらに、NCRを誘導する内在性代謝産物としてメチオニンを見出したので、その機序についても解析する。(4) 脂質代謝の化学遺伝学：奇数鎖長脂肪酸は特異的に分裂酵母の細胞分裂異常を誘導することがわかった。そこで、細胞分裂に関わる因子を網羅的に探索するとともに脂質メタボローム解析を開始する。(5) タンパク質アシル化の化学遺伝学： NanoBiT法を用いて同定した転写因子TEADのリジン長鎖アシル化の内在性阻害剤候補について、実際に細胞内でアシル化を阻害しうるかどうかを検証する。(6) RNA代謝の化学遺伝学：スプライシング調節薬SSAによるRNA代謝全体への影響とイントロン翻訳物の生物学的意義について解析を進める。
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すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 5件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件)
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