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2020 年度 実施状況報告書

特定の細胞内キナーゼ活性を定量的に制御する光技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K22241
研究機関東北大学

研究代表者

水上 進  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード蛋白質ラベル化技術 / リン酸化酵素 / 光薬理学
研究実績の概要

生体内での酵素の機能やその複雑な分子ネットワークを解明する手法として、特定の酵素の活性を阻害剤などによって修飾し、それに応答した生体反応を調べる手法が古くから用いられている。一方、近年の光解析技術を用いて、もし特定の酵素活性を光刺激によって特定の場所で特定の時間に瞬時に変調させ、その細胞応答をリアルタイムに観察することができれば、標的酵素の生理的な役割に関して時空間的な情報が得られることから、これまで得られなかった機能を明らかにできると期待できる。本研究では、研究代表者らが独自に開発している光可逆的蛋白質ラベル化技術を利用することで、特定の細胞内酵素活性を光照射によって定量的に制御する技術を開発する。本研究においては、その標的分子として重要な創薬ターゲットであるキナーゼに対象を定めた。まず、がん関連蛋白質である上皮成長因子受容体(EGFR)のキナーゼ活性を制御するための分子プローブの開発の合成を開始した。設計したプローブはEGFR阻害剤ゲフィチニブの部分構造とタグ蛋白質eDHFRのフォトスイッチリガンドの二つの機能性部位を持つ二官能性化合物構造をしている。それぞれのフラグメントごとに合成を行い、幾つかの異なる長さのリンカーで連結する。最終的な連結はアジドとアルキンのClick反応を選択する。前年度は酵素阻害剤部位の合成を中途段階まで行っていた。今年度は合成途中段階からスタートし、アジドを含有するゲフィチニブ誘導体の合成を完了した。光応答性を持たないeDHFRリガンドであるトリメトプリムのアルキン付加体を別途合成し、Click反応により二官能性阻害剤の合成を完了した。また、細胞アッセイを進めるためにeDHFR融合EGFRのプラスミドを作成し、生細胞中における発現量の条件検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

予定していた光応答性二官能性阻害剤の合成が遅れており、引き続き検討する。

今後の研究の推進方策

光応答性二官能阻害剤の開発とともに、蛋白質間相互作用をトリガーとするキナーゼ活性制御についても併せて検討する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍による実験実施の中断期間等があり、予定していた実験が2020年度中に完了しなかったため、2021年度も引き続き研究を行うこととした。主に当該研究に関わる実験消耗品ならびに実験補佐員の人件費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Optical Manipulation of Subcellular Protein Translocation Using a Photoactivatable Covalent Labeling System2021

    • 著者名/発表者名
      Kowada Toshiyuki、Arai Keisuke、Yoshimura Akimasa、Matsui Toshitaka、Kikuchi Kazuya、Mizukami Shin
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 11378~11383

    • DOI

      10.1002/anie.202016684

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Imaging of Labile Zn2+ in the Golgi Apparatus Using a Localizable Small-Molecule Fluorescent Probe2020

    • 著者名/発表者名
      Kowada Toshiyuki、Watanabe Tomomi、Amagai Yuta、Liu Rong、Yamada Momo、Takahashi Hiroto、Matsui Toshitaka、Inaba Kenji、Mizukami Shin
    • 雑誌名

      Cell Chemical Biology

      巻: 27 ページ: 1521~1531.e8

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2020.09.003

    • 査読あり
  • [学会発表] 蛋白質ラベル化に基づく 細胞内分子の計測と制御2021

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      新学術領域「生命金属科学」領域会議第1回地方巡業(仙台)
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞機能を探索するための 光応答性プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      水上進
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会一般シンポジウム「タンパク質高速分子動画に向けた光薬理学の新展開」
    • 招待講演
  • [備考] 水上研究室|東北大学多元物質科学研究所

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

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公開日: 2021-12-27  

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