• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実施状況報告書

PROTAC特有の標的タンパク質分解誘導機構を探索する分子プローブ群の創製と活用

研究課題

研究課題/領域番号 22K19117
研究機関星薬科大学

研究代表者

叶 直樹  星薬科大学, 薬学部, 教授 (40317293)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワードタンパク質分解誘導薬 / PROTAC / 作用機序 / プローブ分子
研究実績の概要

タンパク質分解誘導薬の作用機序は、ユビキチン-プロテアソーム系が細胞内タンパク質(生理的基質)を分解する機構に則ったモデルで説明されてきた。一方、ごく最近になって、PROTAC が誘導する標的タンパク質分解は、ユビキチン-プロテアソーム系が生理的基質を分解する過程とは異なる過程を含むことが分かってきた。そこで、本研究では、独自に設計した分子プローブ群を創製し、これらを用いてタンパク質分解誘導薬特有のタンパク質分解誘導機構や細胞内での重要因子の挙動を探索・解明することを目的とした。
我々は最近、標的タンパク質(Brd4タンパク質)とE3リガーゼ複合体の基質認識部位(VHLタンパク質)との三者複合体の解析が進んでいるBrd4 タンパク質分解誘導剤 MZ-1を基盤として、Brd4タンパク質分解誘導活性を保持しながら機能性官能基の追加が可能な PROTAC テンプレートを報告した(Bioconjugate Chem. 2022, 33, 142)。更に、これらのPROTAC テンプレートを用いて、蛍光プローブや、近接駆動型標識基を備えたTurn-ON型蛍光プローブ、ビオチン化プローブの創製を実施した。
PROTACテンプレートの大量供給法を確立した後、これまでに20種類を超える誘導体を合成し、そのBrd4分解誘導活性を評価した。合成した蛍光プローブについては、培養がん細胞に添加し、その細胞内動態を観察した。
以上、上記目的、すなわち、タンパク質分解誘導薬特有のタンパク質分解誘導機構を探索・解明できるプローブ分子の創製と評価を実施した。

現在までの達成度 (区分)
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

研究期間開始時までに、Brd4タンパク質分解誘導剤MZ-1を基盤として設計した4種のPROTACテンプレート化合物を合成した。このうち3種のテンプレート化合物に高い活性が認められたため、まずはこれらの大量合成を検討した。合成手法は大きく変えずに、反応条件や後処理条件等を精査することで、グラム単位でPROTACテンプレート合成中間体の簡便な合成が可能となった。次に、鎖長の異なるリンカー分子を介して、蛍光色素化合物などを導入することで、20種類を超える誘導体やプローブ分子を合成した。これらのBrd4分解誘導活性を評価したところ、幾つかの化合物においては予想しない活性低下が認められた。しかし、合成した化合物を利用して様々な知見が蓄積できたため、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今回合成した各種誘導体やプローブ分子の評価によって、これまでの細胞内活性を考慮した評価以外に、溶解性や細胞膜透過性に関する評価も同時に行わなければならないことが確認された。既にこれらの評価を実施する準備はできている。今後、プローブの合成に加えて、これらの評価も含めて検討し、より良いプローブの取得を行う。一方、既に得られているプローブ分子を用いても評価・解析を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

合成した誘導体群の細胞膜透過性評価や溶解度評価に関する費用が必要と考え、年度末まで予算を残していたが、年度内には実施できなかったため。既に、これらの評価を行う計画・準備は完了しているため、次年度にはすぐに実施する予定である。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Design, Synthesis, and Evaluation of Trivalent PROTAC Templates Based on Brd4 Degrader MZ12023

    • 著者名/発表者名
      Yifan Huang, Hiromasa Yokoe, Ai Kaiho-Soma, Kazunori Takahashi, Yusuke Hirasawa, Hiroshi Morita, Hiroaki Saito, Fumiaki Ohtake, Naoki Kanoh
    • 学会等名
      Future Drug Discovery Empowered by Chemical Biology (ChemBioNara2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Brd4 分解誘導剤MZ1を基盤とした三価PROTACテンプレートの設計と合成、活性評価2022

    • 著者名/発表者名
      黄 一帆, 横江 弘雅, 相馬(海保) 愛, 高橋 万紀, 平澤 祐介, 森田 博史, 齋藤大明, 大竹 史明, 叶 直樹
    • 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] 標的タンパク質分解誘導剤と人工多能性幹分子創製への取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      叶 直樹
    • 学会等名
      第66回日本薬学会関東支部大会 有機化学系シンポジウム「薬学の未来を拓く有機化学」
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi