β-TrCPのリン酸化基質への結合に拮抗する小分子探索と蛋白質分解誘導系への応用

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: ケモテクノロジーが拓くユビキチンニューフロンティア
• 研究課題/領域番号: 19H05302
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 渡邉 信元 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, ユニットリーダー (90221689)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ユビキチン化 / 小分子探索 / タンパク質分解 / タンパク質間相互作用 / タンパク質リン酸化 / PROTAC / Fボックスタンパク質 / 蛍光タンパク質

研究実績の概要

昨年度までの研究で、これまでに代表者が確立してきた、他のタンパク質にリン酸化に依存して結合するタンパク質のリン酸化ペプチドへの結合をハイスループットに測定する探索系の技術を応用して、β-TrCPのリン酸化基質への結合に拮抗する小分子探索系を構築した。具体的には、蛍光タンパク質(monomeric Azami Green; mAG)と融合したβ-TrCP1あるいはβ-TrCP2をバキュロウイルスに導入して昆虫細胞に感染することでこれらの融合タンパク質を大量発現する系を構築した。さらにβ-TrCPの標的リン酸化ペプチドを96穴プレートに共有結合し、上述の感染細胞の細胞抽出液を入れたのちに洗浄し、結合を蛍光プレートリーダーで測定することで、融合タンパク質の結合をハイスループットに測定できることを示した。これらの結果からβ-TrCPの標的への結合阻害物質を直接ハイスループットに探索できる系を計画通り構築できたと結論した。β-TrCPの標的への結合を直接検出する阻害物質探索系はこれが初めての例であり、阻害物質の探索に極めて有効であると考えている。
本年度は、次にこの系の有効性の検証をさらに進めた。β-TrCPの阻害物質は文献上知られているものはほとんど無いが、その一つであるGS143について阻害能の確認を行い、それほど強くはないが(IC50=数十μM)、濃度依存の阻害が確認された。このシステムをもちいて、理研天然物ライブラリー(RIKEN NPDepo Library)の化合物について阻害物質の探索を行った。約５００の物質を探索し、結合を有意に阻害出来る物質を12化合物得ることができた。これらについてその類縁体の解析、Gleevecの融合化合物がBcr-Ablタンパク質のProtacとして機能できる可能性へと研究を進める事への基盤作りに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2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] Max Planck Institute(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute
• [国際共同研究] North East Normal University/Guangzhou Medical University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: North East Normal University/Guangzhou Medical University
• [国際共同研究] Universiti Sains Malaysia(マレーシア)
  • 国名: マレーシア
  • 外国機関名: Universiti Sains Malaysia
• [雑誌論文] Discovery of a σ1 receptor antagonist by combination of unbiased cell painting and thermal proteome profiling (2021)
  • 著者名/発表者名: Wilke Julian、Kawamura Tatsuro、Xu Hao、Brause Alexandra、Friese Alexandra、Metz Malte、Schepmann Dirk、Wunsch Bernhard、Artacho-Cordon Antonia、Nieto Francisco R.、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki、Ziegler Slava、Waldmann Herbert
  • 雑誌名: Cell Chemical Biology 巻: 28 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.01.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A traditional Chinese Medicine, YXQN, Reduces Amyloid-induced Cytotoxicity by Inhibiting Aβ42 Aggregation and Fibril Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Lichun、Liu Sitong、Xu Jiaqi、Watanabe Nobumoto、Di Jun、Wei Wei、Mayo Kevin H.、Li Jiang、Li Xiaomeng
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Design 巻: 26 ページ: 780～789
  • DOI: 10.2174/1381612826666200207120602
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Injectable hydrogel-loaded nano-hydroxyapatite that improves bone regeneration and alveolar ridge promotion (2020)
  • 著者名/発表者名: Pan Yongsheng、Zhao Yue、Kuang Rong、Liu Hou、Sun Duo、Mao Tianjiao、Jiang Kexin、Yang Xinting、Watanabe Nobumoto、Mayo Kevin H.、Lin Quan、Li Jiang
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering: C 巻: 116 ページ: 111158～111158
  • DOI: 10.1016/J.MSEC.2020.111158
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Emodin inhibits aggregation of amyloid‐β peptide 1-42 and improves cognitive deficits in Alzheimer's disease transgenic mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang Lichun、Liu Sitong、Xu Jiaqi、Watanabe Nobumoto、Mayo Kevin H.、Li Jiang、Li Xiaomeng
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/jnc.15156
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of small-molecule modulator of heterotrimeric Gi-protein by integrated phenotypic profiling and chemical proteomics (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Tatsuro、Futamura Yushi、Shang Erchang、Muroi Makoto、Janning Petra、Ueno Masayoshi、Wilke Julian、Takeda Shigeki、Kondoh Yasumitsu、Ziegler Slava、Watanabe Nobumoto、Waldmann Herbert、Osada Hiroyuki
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 84 ページ: 2484～2490
  • DOI: 10.1080/09168451.2020.1812375
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CHAPTER 5. Small Molecule Inhibitors of E3 Ubiquitin Ligases (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki
  • 雑誌名: Protein-Protein Interaction Regulators 巻: 78 ページ: 109～123
  • DOI: 10.1039/9781788016544-00109