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2013 年度 実績報告書

物理化学的アプローチを基盤とした低分子リガンドの探索と設計

研究課題

研究課題/領域番号 25249115
研究機関東京大学

研究代表者

津本 浩平  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90271866)

研究分担者 長門石 曉  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30550248)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード生物・生体工学 / 蛋白質 / 分子認識 / 低分子スクリーニング
研究実績の概要

本研究では、熱量測定を基盤とした物理化学的解析を駆使して、化合物ライブラリーから有効なヒット化合物を選別するヒットバリデーションへの適応とその有用性を検証し、高親和性リガンドを創製するための合理的設計戦略を提案することを目標とする。具体的には、ハイスループットなヒットスクリーニングを実施することによって得られるヒット候補化合物に対して、熱量測定(等温滴定型熱量計ITCや示差走査型熱量計DSC)による結合作用を評価し、特異的、選択的結合を示す化合物を洗い出す。さらに化合物の結合に関する構造解析を実行し、熱的変化との相関性について情報集積を行い、構造類似体などの結合情報と共に解析結果をフィードバックし、合理的なバリデーション戦略の指針を創出する。
本年度では、フラグメントライブラリーを利用した1次(ヒット)スクリーニングを実施した。
スクリーニングのためのアッセイ系構築のため、蛋白質が安定に存在できるbuffer条件の最適化を行った。さらに表面プラズモン共鳴法SPRを用いたアッセイ系構築においては、標的蛋白質の固定化条件の検討を必要とした。標準アナライトを用いて、固定化した蛋白質の活性保持率を評価し、スクリーニングに耐えうる連続的な結合評価が可能かどうかを試験した。その他に、サーマルシフトアッセイ、またプレートリーダーによる分光アッセイなどのハイスループット装置に関して、各種蛋白質へ結合するヒット候補化合物を選抜するためのアッセイ系構築を行った。

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

1次スクリーニングのためのアッセイ系を構築するために、蛋白質が安定に存在できるbufferの最適化に関する知見が得られた。さらに表面プラズモン共鳴法SPRを用いたアッセイ系構築においては、標的蛋白質の固定化条件に関する知見も得ることができた。以上より、本アッセイ系がスクリーニングに耐えうる連続的な結合評価を実施することができた。さらには、サーマルシフトアッセイ、またプレートリーダーによる分光アッセイなどのハイスループット装置に関して、各種蛋白質へ結合するヒット候補化合物を選抜するためのアッセイ系構築を行った。

今後の研究の推進方策

再検討によって構築されたスクリーニング系より、ヒット候補化合物を選抜する。得られた化合物に対して、熱量測定によるバリデーションを実施する。化合物の結合挙動をITCにより、また蛋白質の熱安定性変化をDSCにより解析を行う。
ヒットバリデーションより選択的、特異的結合が示された化合物に対し、類似構造探索を行い、より結合親和性の高い化合物の探索(2次スクリーニング)を遂行する。これらに対しても熱量解析を試み、熱的バリデーションの有用性を検証する。
以上の流れによって、化合物ライブラリーから熱量解析を基にした有用なヒット化合物の選別を行う。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Role of positions e and g in the fibrous assembly formation of an amphipathic α-helix-forming polypeptide.2014

    • 著者名/発表者名
      Takei T, Tsumoto K, Yoshino M, Kojima S, Yazaki K, Ueda T, Takei T, Arisaka F, Miura K.
    • 雑誌名

      Biopolymers

      巻: 102 ページ: 260-272

    • DOI

      10.1002/bip.22479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic elements govern the catalytic activity of CapE, a capsular polysaccharide-synthesizing enzyme from Staphylococcus aureus.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyafusa, J.M.M. Caaveiro, Y. Tanaka, K.Tsumoto
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 587 ページ: 3824-3830

    • DOI

      10.1021/bi500294h

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of the capsular polysaccharide synthesizing protein CapE of Staphylococcus aureus.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyafusa, J.M.M. Caaveiro, Y. Tanaka, M.E. Tanner, K. Tsumoto
    • 雑誌名

      Biosci. Rep.

      巻: 33 ページ: 2155-2159

    • DOI

      10.1042/BSR20130017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective binding of antimicrobial porphyrins to the heme-receptor IsdH-NEAT3 of Staphylococcus aureus2013

    • 著者名/発表者名
      N.T. Vu, Y. Moriwaki, J.M.M. Caaveiro, T. Terada, H. Tsutsumi, I. Hamachi, K. Shimizu, K. Tsumoto
    • 雑誌名

      Protein Sci.

      巻: 22 ページ: 942-953

    • DOI

      10.1002/pro.2276

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of chain length of an amphipathic polypeptide carrying the repeated amino acid sequence (LETLAKA)(n) on α-helix and fibrous assembly formation.2013

    • 著者名/発表者名
      Takei T, Hasegawa K, Imada K, Namba K, Tsumoto K, Kuriki Y, Yoshino M, Yazaki K, Kojima S, Takei T, Ueda T, Miura K.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 52 ページ: 2810-2820

    • DOI

      10.1021/bi400001c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bidirectional binding property of high glycine-tyrosine keratin-associated protein contributes to the mechanical strength and shape of hair.2013

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga R, Abe R, Ishii D, Watanabe S, Kiyoshi M, Nöcker B, Tsuchiya M, Tsumoto K.
    • 雑誌名

      J Struct Biol.

      巻: 183 ページ: 484-494

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2013.06.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperthin nanochains composed of self-polymerizing protein shackles.2013

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga R, Yanaka S, Nagatoishi S, Tsumoto K.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 4 ページ: 2211

    • DOI

      10.1038/ncomms3211

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heme binding mechanism of structurally similar iron-regulated surface determinant near transporter domains of Staphylococcus aureus exhibiting different affinities for heme.2013

    • 著者名/発表者名
      Moriwaki Y, Terada T, Caaveiro JM, Takaoka Y, Hamachi I, Tsumoto K, Shimizu K.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 52 ページ: 8866-8877

    • DOI

      10.1021/bi4008325

    • 査読あり
  • [学会発表] 生命分子相互作用解析:ITC とSPR2014

    • 著者名/発表者名
      長門石曉、津本浩平
    • 学会等名
      日本薬学会第134年会
    • 発表場所
      くまもと県民交流会館パレアホール(熊本県熊本市)
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
  • [学会発表] 溶液中の動態から示される 難溶性蛋白質KAP8.1の構造と機能2014

    • 著者名/発表者名
      ガンバット ジャホラン、松長遼、秋葉宏樹、下村裕、新井修、 岩成宏子、浜窪隆雄、津本浩平
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス( 愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
  • [学会発表] プロテオグリカンOsteomodulinの物理化学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      田島卓実、中木戸誠、長門石曉、大沼信一、津本浩平
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス( 愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
  • [学会発表] 多機能性タンパク質PHB2の物性解析2014

    • 著者名/発表者名
      千吉良岳、長門石曉、片桐豊雅、津本浩平
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス( 愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-03-27 – 2014-03-30
  • [学会発表] STRUCTURAL ANALYSIS OF THE PORE-FORMING TOXIN FRAC WITH MULTIPLE LIPIDS BOUND.2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Tanaka, Jose M. M. Caaveiro, Koldo Morante, Juan Manuel Gonzalez-Manas, Kouhie Tsumoto
    • 学会等名
      Biophysical Society 58th Annual Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center (アメリカ合衆国/カリフォルニア州)
    • 年月日
      2014-02-15 – 2014-02-15
  • [学会発表] 構造情報に基づくDJ-1二量体形成へのC末端モチーフの寄与の解明2013

    • 著者名/発表者名
      田代晋也、Jose M. M. Caaveiro、森脇由隆、Shulin Ju、Quyen Hoang、津本浩平
    • 学会等名
      第36回分子生物学会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2013-12-03 – 2013-12-06
  • [学会発表] 病原性細菌のHeme輸送システムを阻害する低分子化合物の探索2013

    • 著者名/発表者名
      長門石曉、下村拓矢、安部良太、星野将人、Jose Caaveiro、津本浩平
    • 学会等名
      第4回スクリーニング学研究会
    • 発表場所
      東京大学伊藤謝恩ホール(東京都文京区)
    • 年月日
      2013-11-29 – 2013-11-29
  • [学会発表] フラグメントライブラリーによる莢膜合成酵素CapFの阻害剤探索2013

    • 著者名/発表者名
      中納広一郎、宮房孝光、長門石曉、Jose Caaveiro、津本浩平
    • 学会等名
      第4回スクリーニング学研究会
    • 発表場所
      東京大学伊藤謝恩ホール(東京都文京区)
    • 年月日
      2013-11-29 – 2013-11-29
  • [学会発表] Protein shackle: A polymerizing scaffold for functional protein2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsunaga, Satoru Nagatoishi, Kouhei Tsumoto
    • 学会等名
      5th Annual PEGS Europe
    • 発表場所
      Sheraton Lisboa Hotel & Spa (ポルトガル/リスボン)
    • 年月日
      2013-11-04 – 2013-11-08
  • [学会発表] Biophysical Approach of Fragment Screening to inhibit the heme transfer system of Pathogenic bacteria2013

    • 著者名/発表者名
      Satoru Nagatoishi, Takuya Shimomura, Ryota Abe, Masato Hoshino, Jose Caaveiro, Kouhei Tsumoto
    • 学会等名
      CBI学会2013年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2013-10-28 – 2013-10-31
  • [学会発表] Inhibitor Screening of Capsular Polysaccharide Synthesizing Enzyme CapF from Staphylococcus aureus2013

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Nakano, Takamitsu Miyafusa, Satoru Nagatoishi, Jose Caaveiro, Kouhei Tsumoto
    • 学会等名
      CBI学会2013年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2013-10-28 – 2013-10-31
  • [学会発表] 分子間相互作用をミクロに捕らえる表面プラズモン共鳴法と熱測定の活用2013

    • 著者名/発表者名
      長門石曉、津本浩平
    • 学会等名
      第17回コロイド・界面フォーラム
    • 発表場所
      KKR江の島ニュー向洋(神奈川県藤沢市)
    • 年月日
      2013-07-18 – 2013-07-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Actinoporin, FraCは二つの異なる基質-脂質と糖鎖を一つのポケットで認識する2013

    • 著者名/発表者名
      田中耕路、Jose M. M. Caaveiro, 津本浩平
    • 学会等名
      第60回トキシンシンポジウム
    • 発表場所
      楓香荘(兵庫県宍粟市)
    • 年月日
      2013-07-17 – 2013-07-19
  • [学会発表] 黄色ブドウ球菌由来莢膜合成酵素CapF の補酵素取り込み機構に関する熱量解析2013

    • 著者名/発表者名
      中納広一郎、宮房孝光、Jose Manuel Martinez Caaveiro、長門石曉、津本浩平
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      とりぎん文化会館(鳥取県鳥取市)
    • 年月日
      2013-06-12 – 2013-06-14
  • [図書] 技術レポート2023:物理化学的スクリーニング技術による創薬戦略と展望2013

    • 著者名/発表者名
      長門石曉、津本浩平
    • 総ページ数
      324
    • 出版者
      日本能率協会総合研究所

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公開日: 2016-06-01  

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