脂質過酸化が関与するネクローシスの分子機構解明への化学的挑戦

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H05029
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 袖岡 幹子 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (60192142)
• 研究分担者: 田中 正人 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (00294059) ; どど 孝介 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (20415243)
• 研究期間 (年度): 2021-07-05 – 2026-03-31
• キーワード: ネクローシス / 脂質過酸化 / フェロトーシス / ネトーシス

研究実績の概要

我々はこれまでに、酸化ストレスにより誘導されるネクローシス（壊死）様の細胞死を選択的に抑制するIndolylmaleimide（IM）誘導体IM-54を開発し、本ネクローシスに脂質過酸化が関与していることを明らかにするとともに、心虚血再灌流障害モデルにIM誘導体が抑制効果を示すことも見出した。本研究では、IM誘導体を用いて本ネクローシスの制御機構を明らかにする事を目的とする。その際には、我々がこれまで開発してきたコンパクトな蛍光団であるNBDを利用したTurn-ON蛍光アフィニティーラベル化法を用いて、標的タンパク質の同定を進めることを計画する。さらに、脂質過酸化が関与するプログラム細胞死の１つであるNETosisに関してもIM誘導体による抑制が見られる事から、何らかの共有するメカニズムを想定し、独自に開発したNETosis制御化合物を鍵としてその解析を進める。
昨年度までにIM誘導体に関して様々なNBDプローブを得ることに成功していることから、本年度はこれを用いて細胞内の結合タンパク質を同定することを進めた。その結果、特定のオルガネラに関連するタンパク質を複数同定することに成功した。また、NETosis制御化合物に関しては様々な構造活性相関研究を行い、活性を維持したNBDプローブを得ることに成功した。さらにNBDプローブを多数開発することに成功したことで、今後その結合蛋白質を並行して複数解析する必要があることから、NBDで標識された蛋白質を網羅的に多検体同時に解析することができる基盤構築も進めた。その結果、これまでに得られてきた解析結果と遜色ない結果を、迅速かつ網羅的に得ることができる条件を確立した。一方で標的既知の化合物ライブラリーから標的とする細胞死を阻害できる化合物をスクリーニングし、新たな阻害剤を発見することに成功した。さらにその既知標的蛋白質が細胞死に関与するかどうかを検証したところ、新しい細胞死関連タンパク質を同定することに成功した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は計画通り、細胞死制御化合物の構造展開とNBDプローブの開発をおおよそ完了することができた。一部はその解析にも着手しているが、今後多くのサンプルを同時に解析することを考慮し、多検体を同時に処理できるプラットフォームの確立も行った。得られたNBDプローブおよび解析プラットフォームを用いて標的同定を進める予定である。

今後の研究の推進方策

IM誘導体およびNETosis制御化合物のNBDプローブを用いて解析を進める。その際には、これまでに確立した多検体を同時に解析することができるプラットフォームを利用する。さらに同定された結合タンパク質に関しては、特異的な阻害剤や遺伝子編集技術を用いたノックアウト実験などを行って、細胞死に関連するかどうか検証し、真の標的蛋白質の同定を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] The early neutrophil-committed progenitors aberrantly differentiate into immunoregulatory monocytes during emergency myelopoiesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Kubota, Suzuki, Morita, Yoshimura, Osada, Kishida, Kitamura, Iwata, Yotsumoto, Kurotaki, Nishimura, Nishiyama, Tamura, Kamatani, Tsunoda, Murakawa, Asahina, Hayashi, Harada, Harada, Yokota, Hirai, Seki, Kuwahara, Yamashita, Shichino, Tanaka, Asano
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42 ページ: 112165～112165
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ケミカルバイオロジーを用いた細胞死の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: どど孝介, 袖岡幹子
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 「細胞死のすべて―そのメカニズムと，生命現象・疾患との関わり」 巻: 283 ページ: 540～549
• [雑誌論文] ネトーシスの誘導機構とその感染症における役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 四元聡志, 田中正人
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 「細胞死のすべて―そのメカニズムと，生命現象・疾患との関わり」 巻: 283 ページ: 354～358
• [雑誌論文] 新しい単球サブセットによるがん転移促進 (2022)
  • 著者名/発表者名: 四元聡志, 田中正人
  • 雑誌名: 実験医学増刊 「シン・マクロファージ: あらゆる疾患を制御する機能的多様性」 巻: 40 ページ: 739～743
• [学会発表] 重水素を用いた低分子化合物の生細胞ラマンイメージングの新展開 (2022)
  • 著者名/発表者名: 江越脩祐、どど孝介，大金賢司，袖岡幹子
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第16回年会
• [学会発表] 酸化リン脂質による好中球細胞死の誘導 (2022)
  • 著者名/発表者名: 四元聡志, 田中正人
  • 学会等名: 第64回日本脂質生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Chemistry for Imaging and Target Identification of Bioactive Small Molecules (2022)
  • 著者名/発表者名: Mikiko Sodeoka
  • 学会等名: 22nd Tetrahedron Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 重水素を利用したγ-リノレン酸の作用機序解析と新規ラマンタグへの展開 (2022)
  • 著者名/発表者名: どど孝介, 江越脩祐, 佐藤綾人, 田村結城, 大金賢司, 藤原広一, 大沼可奈, 中尾周平, 寺山直樹, 袖岡幹子
  • 学会等名: 第39回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] Chemistry for Imaging and Target Identification of Bioactive Small Molecules (2022)
  • 著者名/発表者名: Mikiko Sodeoka
  • 学会等名: 22nd Tateshina Conference,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chemical Probe -Innovative Chemical Tools for Cell Analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Dodo
  • 学会等名: 2022 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of Deuterium for Mechanistic Study of γ-Linolenic Acid and Development of Novel Raman Tags (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Dodo, Syusuke Egoshi, Ayato Sato, Yuki Tamura, Kenji Ohgane, Koichi Fujiwara, Kana Oonuma, Shuhei Nakao, Naoki Terayama, Mikiko Sodeoka
  • 学会等名: International Chemical Biology Society (ICBS) 11th Annual Conference
  • 国際学会