タンパク質ＳＵＭＯ化を標的としたケミカルバイオロジー研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23510288
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 伊藤 昭博 独立行政法人理化学研究所, 吉田化学遺伝学研究室, 専任研究員 (40391859)
• キーワード: SUMO / 阻害剤 / 抗がん剤 / 脱SUMO化酵素

研究概要

細胞のがん化におけるタンパク質SUMO化の役割を、ケミカルバイオロジー的手法を用いて明らかにすることを目的とし、主に以下の４点について研究を推進した。
1. SUMO E2阻害剤spectomycin B1の抗がん活性。天然物であるspectomycin B1をSUMO E2阻害剤として同定した。さらにspectomycin B1あるいはSUMO E2ノックダウンはホルモン依存的な乳がん細胞の増殖を抑制することを明らかにし、spectomycin B1のようなSUMO E2を阻害する低分子化合物は抗乳がん剤として有望であることを示した。
2. 新規SUMO化阻害剤の探索。ハンカチノキの葉の抽出物のSUMO化阻害活性成分としてエラグ酸とダビジインを同定した。特に、ダビジインのIC50は0.15 μMであり、これまでで最も強いSUMO化阻害の同定に成功した。加えて、インシリコスクリーニングを用いて、新規構造を有する複数のSUMO E1阻害剤の同定に成功した。
3. 脱SUMO化酵素SENP阻害剤の探索。In situ 脱SUMO化アッセイを用いて、SENP1を選択的に阻害する複数の化合物の同定に成功した。そのうち、最も強いSENP1阻害活性を示す化合物について詳細な解析を行った。本化合物は、細胞レベルでも脱SUMO化阻害活性を示し、さらに低酸素微小環境下のがん細胞の生存に重要な転写因子HIF-1αの活性を減少させることを見出した。加えて、インシリコスクリーニングを用いて、新規構造を有するSENP2阻害剤の同定に成功した。
4. SUMO-SIM結合阻害剤の探索。インシリコスクリーニングを用いて、世界初のSUM-SIMの結合を阻害する低分子化合物の同定に成功した。さらに、スプリットルシフェラーゼの原理を応用したin vitroおよびin vivoでHTS可能なアッセイ系の構築に成功し、化合物ライブラリーからSUMO-SIM阻害剤の探索を可能にした。

研究成果

• [雑誌論文] Assay methods for small ubiquitin-like modifier (SUMO)-SUMO-interacting motif (SIM) interactions in vivo and in vitro using a split-luciferase complementation system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirohama M, Voet AR, Ozawa T, Saitoh H, Nakao Y, Zhang KY, Ito A, Yoshida M.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 448 ページ: 92-94
  • DOI: 10.1016/j.ab.2013.12.009.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of protein SUMOylation by davidiin, an ellagitannin from Davidia involucrata. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takemoto M, Kawamura Y, Hirohama M, Yamaguchi Y, Handa H, Saitoh H, Nakao Y, Kawada M, Khalid K, Koshino H, Kimura KI, Ito A, Yoshida M.
  • 雑誌名: J. Antibiot 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1038/ja.2013.142.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of 1,2,5-Oxadiazoles as a New Class of SENP2 Inhibitors Using Structure Based Virtual Screening. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kumar A, Ito A, Takemoto M, Yoshida M, Zhang KY.
  • 雑誌名: J. Chem. Inf. Model. 巻: 54 ページ: 870-880
  • DOI: 10.1021/ci4007134.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of small molecule inhibitors targeting the SUMO-SIM interaction using a protein interface consensus approach (2014)
  • 著者名/発表者名: Voet AR, Ito A, Hirohama M, Matsuoka S, Tochiode N, Kigawa T, Yoshida M, Zhang KY.
  • 雑誌名: MedChemComm 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of quinazolinyloxy biaryl urea as a new class of SUMO activating enzyme 1 inhibitors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kumar A, Ito A, Hirohama M, Yoshida M, Zhang KY.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 23 ページ: 5145-5149
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2013.07.022.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectomycin B1 as a novel SUMOylation inhibitor that directly binds to SUMO E2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirohama M, Kumar A, Fukuda I, Matsuoka S, Igarashi Y, Saitoh H, Takagi M, Shin-ya K, Honda K, Kondoh Y, Saito T, Nakao Y, Osada H, Zhang KY, Yoshida M, Ito A.
  • 雑誌名: ACS Chem. Biol. 巻: 8 ページ: 2635-2642
  • DOI: 10.1021/cb400630z.
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質SUMO化を標的とした化合物の同定とその抗がん活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤昭博
  • 学会等名: 新学術領域研究 天然物ケミカルバイオロジー地区ミニシンポジウム 「化学と生物学の壁と打開策：次世代天然物ケミカルバイオロジー研究の開拓へ」
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 20140301-20140301
• [学会発表] タンパク質SUMO化を標的とした阻害剤の探索―タンパク質SUMO化酵素阻害剤およびSUMO-SIM結合阻害剤について― (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤昭博
  • 学会等名: 第11回SUMO研究会
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 20140110-20140111
• [学会発表] タンパク質SUMO化を標的とした化合物の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤昭博、吉田稔
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 脱SUMO化酵素SENP1阻害剤の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤昭博、掛谷秀昭、吉田稔
  • 学会等名: 第17回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-06-13
• [備考] 理化学研究所 環境資源科学研究センター ケミカルゲノミクス研究グループ
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/csrs/chem_genom/