環状最小ペプチド酵素の創製

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220204
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 菅 裕明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00361668)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: ペプチド / 天然物 / 翻訳 / リボザイム / ケミカルバイオロジー

研究実績の概要

本研究計画は、短鎖ペプチドを大環状化することで構造的に束縛（Constrained）した空間を持つペプチドライブラリーを翻訳合成し、触媒機能をもつペプチド分子を探索することに挑む。具体的には、（1）3次元空間を生み出す大環状ペプチド（1環-3環）ライブラリーの構築、（2）触媒活性種のセレクション、（3）個々の大環状ペプチド触媒の反応機構および構造の解明を達成目標に上げた。平成30年度は平成28年度で同定したアシルトランスフェラーゼ活性種の検討（3）中心に研究を進めた。また、アシル基は一旦内在のシスティン残基にアシル化され、その後近傍のセリン残基に転移することがわかった。その際、その並び方配列（その具体的配列については特許化を考え非公表）が重要で、逆配列では反応が著しく遅いことがわかった。また、本研究でアシル転移の動的挙動も詳細に検討した。この反応を用いたワンポットで主鎖にエステル結合を含み環状化した環状デプシペプチドの翻訳合成する技術の開発に成功した。これは我々の知る限り翻訳合成で達成した初めての例であり、インパクトの高い研究と自負している。また、この位置特異的なエステル化反応を応用したタンパク質への高効率ラベル化反応（蛍光化、ビオチン化、あるいは薬剤共役化）の開発を進めており、良好な結果が出ている。この短鎖ペプチドアシル化触媒のセレクションから始まった研究は、単に触媒機能をもつ短鎖配列の同定だけでなく、バイオテクノロジーとしての応用にも展開され、本研究の修了後もさらならる技術的な発展が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Flexizyme-catalyzed synthesis of 3'-aminoacyl-NH-tRNAs. (2019)
  • 著者名/発表者名: Katoh T, Suga H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: pii ページ: gkz143
  • DOI: 10.1093/nar/gkz143.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Macrocyclic Peptides as Drug Candidates: Recent Progress and Remaining Challenges. (2019)
  • 著者名/発表者名: Vinogradov AA, Yin Y, Suga H.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 141 ページ: 4167-4181
  • DOI: 10.1021/jacs.8b13178.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical and Ribosomal Synthesis of Topologically Controlled Bicyclic and Tricyclic Peptide Scaffolds Primed by Selenoether Formation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yin Y, Fei Q, Liu W, Li Z, Suga H, Wu C.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl. 巻: 58 ページ: 4880-4885
  • DOI: 10.1002/anie.201813827.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosomal Synthesis of Backbone-Cyclic Peptides Compatible with In Vitro Display. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takatsuji R, Shinbara K, Katoh T, Goto Y, Passioura T, Yajima R, Komatsu Y, Suga H.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 141 ページ: 2279-2287
  • DOI: 10.1021/jacs.8b05327.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] De Novo Discovery of Nonstandard Macrocyclic Peptides as Noncompetitive Inhibitors of the Zika Virus NS2B-NS3 Protease. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nitsche C, Passioura T, Varava P, Mahawaththa MC, Leuthold MM, Klein CD, Suga H, Otting G.
  • 雑誌名: ACS Med Chem Lett. 巻: 10 ページ: 168-174
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.8b00535.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Flexizyme-Enabled Benchtop Biosynthesis of Thiopeptides. (2019)
  • 著者名/発表者名: Fleming SR, Bartges TE, Vinogradov AA, Kirkpatrick CL, Goto Y, Suga H, Hicks LM, Bowers AA.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 141 ページ: 758-762
  • DOI: 10.1021/jacs.8b11521.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural Features and Binding Modes of Thioether-Cyclized Peptide Ligands. (2018)
  • 著者名/発表者名: Otero-Ramirez ME, Passioura T, Suga H.
  • 雑誌名: Biomedicines. 巻: 6 ページ: E116
  • DOI: 10.3390/biomedicines6040116.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro expression of genetically encoded non-standard peptides consisting of exotic amino acid building blocks. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirose H, Tsiamantas C, Katoh T, Suga H.
  • 雑誌名: Curr Opin Biotechnol. 2018 Nov 16;58: 巻: 58 ページ: 28-36
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2018.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cellular signaling and gene expression profiles evoked by a bivalent macrocyclic peptide that serves as an artificial MET receptor agonist. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miao W, Sakai K, Ozawa N, Nishiuchi T, Suzuki Y, Ito K, Morioka T, Umitsu M, Takagi J, Suga H, Matsumoto K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 8 ページ: 16492
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34835-4.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RNA Display Methods for the Discovery of Bioactive Macrocycles. (2018)
  • 著者名/発表者名: Huang Y, Wiedmann MM, Suga H.
  • 雑誌名: Chem Rev. 巻: XX ページ: XX
  • DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pyrrole-Mediated Peptide Cyclization Identified through Genetically Reprogrammed Peptide Synthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Decoene KW, Vannecke W, Passioura T, Suga H, Madder A.
  • 雑誌名: Biomedicines. 巻: 6 ページ: E99
  • DOI: 10.3390/biomedicines6040099.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MET Activation by a Macrocyclic Peptide Agonist that Couples to Biological Responses Differently from HGF in a Context-Dependent Manner. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miao W, Sakai K, Imamura R, Ito K, Suga H, Sakuma T, Yamamoto T, Matsumoto K.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 19 ページ: E3141
  • DOI: 10.3390/ijms19103141
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nonproteinogenic deep mutational scanning of linear and cyclic peptides. (2018)
  • 著者名/発表者名: Rogers JM, Passioura T, Suga H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 115 ページ: 10959-10964
  • DOI: 10.1073/pnas.1809901115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Artificial In Vitro Biosynthesis Systems for the Development of Pseudo-Natural Products (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Goto, H. Suga
  • 雑誌名: B. Chem. Soc. Jpn 巻: 91 ページ: 410-419
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170379
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Artificial Division of Codon Boxes for Expansion of the Amino Acid Repertoire of Ribosomal Polypeptide Synthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwane Y, Katoh T, Goto Y, Suga H.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1728 ページ: 17-47
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7574-7_2.
• [雑誌論文] Crystallographic Analysis of MATE-Type Multidrug Exporter with Its Inhibitors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kusakizako T, Tanaka Y, Hipolito CJ, Suga H, Nureki O.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1700 ページ: 37-57
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7454-2_3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] De Novo Macrocyclic Peptide Inhibitors of Hepatitis B Virus Cellular Entry. (2018)
  • 著者名/発表者名: Passioura T, Watashi K, Fukano K, Shimura S, Saso W, Morishita R, Ogasawara Y, Tanaka Y, Mizokami M, Sureau C, Suga H, Wakita T.
  • 雑誌名: Cell Chem Biol. 巻: 25 ページ: 906-915
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2018.04.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Display Selection of Exotic Macrocyclic Peptides Expressed under a Radically Reprogrammed 23 Amino Acid Genetic Code. (2018)
  • 著者名/発表者名: Passioura T, Liu W, Dunkelmann D, Higuchi T, Suga H.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 140 ページ: 11551-11555
  • DOI: 10.1021/jacs.8b03367
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Engineering of RiPP pathways for the production of artificial peptides bearing various non-proteinogenic structures. (2018)
  • 著者名/発表者名: Goto Y, Suga H.
  • 雑誌名: Curr Opin Chem Biol. 巻: 46 ページ: 82-90
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2018.06.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Facile Synthesis of Dimeric Thioether-Macrocyclic Peptides with Antibody-like Affinity against Plexin-B1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Bashiruddin NK, Matsunaga Y, Nagano M, Takagi J, Suga H.
  • 雑誌名: Bioconjug Chem. 巻: 29 ページ: 1847-1851
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.8b00219
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic code expansion via integration of redundant amino acid assignment by finely tuning tRNA pools. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tajima K, Katoh T, Suga H.
  • 雑誌名: Curr Opin Chem Biol. 巻: 46 ページ: 212-218
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2018.07.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Max‐Bergmann award lecture:A RaPID way to discover bioactive nonstandard peptides assisted by the flexizyme and FIT systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Suga H
  • 雑誌名: Journal of Peptide Science 巻: 24 ページ: e3055
  • DOI: 10.1002/psc.3055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-competitive cyclic peptides for targeting enzyme-substrate complexes (2018)
  • 著者名/発表者名: T. E. McAllister, T.-L. Yeh, M. I. Abboud,a I. K. H. Leung, E. S. Hookway, O. N. F. King, B. Bhushan, S. T. Williams, R. J. Hopkinson, M. Munzel, N. D. Loik, R. Chowdhury, U. Oppermann, T. D. W. Claridge, Y. Goto, H. Suga, C. J. Schofielda and A. Kawamura
  • 雑誌名: Journal of Chemical Science 巻: 9 ページ: 4569-4578
  • DOI: 10.1039/C8SC00286J
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quality control by trans-editing factor prevents global mistranslation of non-protein amino acid α-aminobutyrate. (2018)
  • 著者名/発表者名: Bacusmo JM, Kuzmishin AB, Cantara WA, Goto Y, Suga H, Musier-Forsyth K.
  • 雑誌名: RNA Biol. 巻: 15 ページ: 576-585
  • DOI: 10.1080/15476286.2017.1353846
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosomal Incorporation of Consecutive beta-Amino Acids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katoh T, Suga H.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 140 ページ: 12159-12167
  • DOI: 10.1021/jacs.8b07247
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ribosomal synthesis and folding of peptide-helical aromatic foldamer hybrids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Rogers JM, Kwon S, Dawson SJ, Mandal PK, Suga H, Huc I.
  • 雑誌名: Nat Chem. 巻: 10 ページ: 405-412
  • DOI: 10.1038/s41557-018-0007-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure-activity studies of a macrocyclic peptide inhibitor of histone lysine demethylase 4A. (2018)
  • 著者名/発表者名: Passioura T, Bhushan B, Tumber A, Kawamura A, Suga H.
  • 雑誌名: Bioorg Med Chem. 巻: 26 ページ: 1225-1231
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2018.01.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thioether Macrocyclic Peptides Selected against TET1 Compact Catalytic Domain Inhibit TET1 Catalytic Activity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio K, Belle R, Katoh T, Kawamura A, Sengoku T, Hanada K, Ohsawa N, Shirouzu M, Yokoyama S, Suga H.
  • 雑誌名: Chembiochem. 巻: 19 ページ: 979-985
  • DOI: 10.1002/cbic.201800047
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] tRNA engineering for manipulating genetic code. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katoh T, Iwane Y, Suga H.
  • 雑誌名: RNA Biol. 巻: 15 ページ: 453-460
  • DOI: 10.1080/15476286.2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The RaPID discovery of bioactive pseudo-natural peptides (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: CHI's 13th Annual Drug Discovery Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] "The RaPID way to discover bioactive pseudo-natural peptides with macrocyclic scaffold" (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: The Protein Society Annual Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The RaPID way to discover bioactive macrocyclic peptides expressed under the reprogrammed genetic code (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: 2018 Genetic Code Espansion Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Revolutionizing the discovery process of peptide drug leads (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: Nature Conference on Chemical Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The RaPID Discovery of Bioactive Pseudo-Natural Peptides (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: 1st Japanese-German Symposium Biosynthesis and Function of Natural Products
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Revolutionizing the discovery process of bioactive peptides (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: Basel Life 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The RaPID System That Has Revolutionized the Discovery Process of Peptide Therapeutics (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: ACS Publications Symposium: Innovation at the Frontier of Chemistry and Life Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The RaPID way to discover bioactive pseudo-natural macrocycles (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: 10th International Peptide Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Macrocyclic pseudo-natural peptides for anti-cancer therapies (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: 11th AACR-JCA Joint Conference on Breakthroughs in Cancer Research: Biology to Precision Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 擬天然ペプチドのリボソーム型生体外発現に関する最近の研究成果 (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: AsiaTIDES: Oligonucleotide & Peptide Therapeutics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] From constrained peptides to biologics (2018)
  • 著者名/発表者名: H Suga
  • 学会等名: The Festival of Biologics San Diego
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻菅研究室ホームページ
  • URL: https://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/bioorg/index.html
• [産業財産権] 多種の非タンパク質性アミノ酸を利用できるカスタムメイドペプチド翻訳合成系 (2018)
  • 発明者名: 菅 裕明,加藤 敬行,岩根 由彦
  • 権利者名: 菅 裕明,加藤 敬行,岩根 由彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: JP01
• [産業財産権] Ｄ－アミノ酸及びβ－アミノ酸の取り込みを増強するｔＲＮＡのＤ及びＴアームの改変 (2018)
  • 発明者名: 菅 裕明,加藤 敬行
  • 権利者名: 菅 裕明,加藤 敬行
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2018/031814
  • 外国