蛍光プローブを活用した活性イオウ分子産生酵素の阻害剤の探索・創製

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 化学コミュニケーションのフロンティア
• 研究課題/領域番号: 18H04609
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 花岡 健二郎 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (70451854)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 薬学 / 分析科学 / 生体分子 / 分子認識 / 有機化学 / 蛍光プローブ / 酵素阻害剤 / 阻害剤スクリーニング

研究実績の概要

本研究において、活性イオウ分子産生酵素の選択的阻害剤の探索、構造最適化を通して、活性イオウ分子の機能解明に有用な新たな阻害剤の開発を行うことを目的としている。特に、これまでに開発に成功している、活性イオウ分子を選択的に検出する蛍光プローブ群を用いることで、多数の化合物ライブラリーから阻害剤候補となるリード化合物を効率的かつ独自のアプローチによってスクリーニングを行う。平成30年度には、酵素反応によって産生されるH2Sをこれまで研究代表者らが開発したH2S検出蛍光プローブを用いて検出することでハイスループットスクリーニングを行い、CSE(cystathionine γ-lyase)に対して選択的かつ11 μMのIC50値を示す新たな阻害剤を見出すことに成功している。本年度は、新たに見出した阻害剤のCSEに対する阻害形式をSPR測定や共結晶解析、蛍光スペクトル測定などによって詳細に明らかにすると共に、これら阻害剤の構造最適化および生細胞への応用にも成功した。特に、開発したCSE阻害剤が生細胞に対しても有用であることの検討はその有用性を示す上で非常に重要であり、CSE過剰発現細胞においてCSE阻害活性を示すこと、およびLC-MS/MS解析によって開発したCSE阻害剤が細胞内のアミノ酸代謝物を変化させることを明らかにした。さらに、これまでに研究代表者らによって開発されているH2Sやsulfane sulfurを検出する蛍光プローブ群や3MST(3-mercaptopyrvate sulfurtransferase)の選択的阻害剤を国内外の研究者らに広く供与し共同研究を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Ben-Gurion University(イスラエル)
  • 国名: イスラエル
  • 外国機関名: Ben-Gurion University
• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard Medical School
• [雑誌論文] Metabolic Pathway-oriented Screening Targeting S-Adenosyl-L-methionine Reveals the Epigenetic Remodeling Activities of Naturally Occurring Catechols (2020)
  • 著者名/発表者名: Shusuke Ogihara, Toru Komatsu, Yukihiro Itoh, Yuka Miyake, Takayoshi Suzuki, Kouichi Yanagi, Yusuke Kimura, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 142 ページ: 21-26
  • DOI: 10.1021/jacs.9b08698
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rational Design of A Near-infrared Fluorescence Probe for Ca2+ Based on Phosphorus-substituted Rhodamines Utilizing Photoinduced Electron Transfer (2020)
  • 著者名/発表者名: Shodai Takahashi, Kenjiro Hanaoka, Yohei Okubo, Honami Echizen, Takayuki Ikeno, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenzo Hirose, Masamitsu Iino, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 15 ページ: 524-530
  • DOI: 10.1002/asia.201901689
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia-inducible factor-1 alpha maintains mouse articular cartilage through suppression of NF-κB signaling (2020)
  • 著者名/発表者名: Keita Okada, Daisuke Mori, Yuma Makii, Hideki Nakamoto, Yasutaka Murahashi, Fumiko Yano, Song Ho Chang, Yuki Taniguchi, Hiroshi Kobayashi, Hiroaki Semba, Norihiko Takeda, Wen Piao, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Sakae Tanaka, Taku Saito
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 10 ページ: 5425
  • DOI: 10.1038/s41598-020-62463-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Fluorescent Probe for Rapid, High-Contrast Visualization of Folate-Receptor-Expressing Tumors in Vivo (2020)
  • 著者名/発表者名: Koji Numasawa, Kenjiro Hanaoka, Naoko Saito, Yoshifumi Yamaguchi, Takayuki Ikeno, Honami Echizen, Masahiro Yasunaga, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Masayuki Miura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 59 ページ: 6015-6020
  • DOI: 10.1002/anie.201914826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of Photostable, Activatable Near‐Infrared Photoacoustic Probes Using Tautomeric Benziphthalocyanine as a Platform (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Toriumi, Norihito Asano, Takayuki Ikeno, Atsuya Muranaka, Kenjiro Hanaoka, Yasuteru Urano, Masanobu Uchiyama
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 58 ページ: 7788-7791
  • DOI: 10.1002/anie.201903303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Synthesis of an Activatable Photoacoustic Probe for Hypochlorous Acid (2019)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ikeno, Kenjiro Hanaoka, Shimpei Iwaki, Takuya Myochin, Yoshiaki Murayama, Hisashi Ohde, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 91 ページ: 9086-9092
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design strategy for germanium-rhodamine based pH-activatable near-infrared fluorescence probes suitable for biological applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Koide, Ryosuke Kojima, Kenjiro Hanaoka, Koji Numasawa, Toru Komatsu, Tetsuo Nagano, Hisataka Kobayashi, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Commun. Chem. 巻: 2 ページ: 94
  • DOI: 10.1038/s42004-019-0194-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Separation-Based Enzymomics Assay for the Discovery of Altered Peptide-Metabolizing Enzymatic Activities in Biosamples (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ichihashi, Toru Komatsu, Etsu Kyo, Hiroyuki Matsuzaki, Keisuke Hata, Toshiaki Watanabe, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 91 ページ: 11497-11501
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.9b03016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Ratiometric Carbohydrate Sensor Based on Boron Dipyrromethene (BODIPY) Scaffold (2019)
  • 著者名/発表者名: Nusaiba Madappuram Cheruthu, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Yasuteru Urano
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. Lett. 巻: 29 ページ: 126684
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2019.126684
  • 査読あり
• [学会発表] Development of fluorescence probes for H2S and sulfane sulfur and their application to the inhibitor screening (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka
  • 学会等名: 1st International Conference on Persulfide and Sulfur Metabolism in Biology and Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of a Fluorescence Probe for H2S and its Application to Inhibitor Screening for H2S-Producing Enzymes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka, Kiyoshi Sasakura, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano
  • 学会等名: The 15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a fluorescence probe for H2S and its application to inhibitor screening for H2S-producing enzymes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Hanaoka
  • 学会等名: The Joint Symposium of “10th Korea-Japan Chemical Biology Symposium” and “30th Meeting for New Drug Discovery”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 活性イオウ分子産生酵素 cystathionine β-synthase (CBS) に対する選択的阻害剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 越膳ほなみ、花岡健二郎、土屋幸弘、渡邊泰男、岡部隆義、浦野泰照
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会第14回年会
• [学会発表] 活性イオウ分子sulfane sulfurを可逆的に検出する蛍光プローブの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 花岡健二郎、高野陽子、島本一史、浦野泰照
  • 学会等名: 新学術領域研究「化学コミュニケーションのフロンティア」第5回公開シンポジウム
• [学会発表] 活性イオウ分子産生酵素cystathionine γ-lyase (CSE)に対する選択的阻害剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 花岡健二郎
  • 学会等名: 新学術領域研究「化学コミュニケーションのフロンティア」第6回公開シンポジウム
• [図書] 日本薬理学雑誌, Vol.154, No.3 (2019)
  • 著者名/発表者名: 越膳ほなみ, 花岡健二郎
  • 総ページ数: 121-127
  • 出版者: 日本薬理学会
• [備考] 東京大学 大学院薬学系研究科 薬品代謝化学教室
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~taisha/