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

2022 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: 21H00295
• 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, 嘱託職員 (90221689)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 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 / Fボックスタンパク質 / 蛍光タンパク質

研究実績の概要

これまでの研究で得られたβ-TrCP阻害物質について、その類縁体の解析を進めた。試験管内のリン酸化ペプチドへの結合、ユビキチン化活性に対する影響をみるふたつのアッセイによって絞り込んだ物質が細胞内で機能できる事を、β-TrCP複合体によるユビキチン化を介した細胞でのβカテニンの分解、IκBの分解への影響を解析することで行った。これらの解析によりさらに強い結合能を有する小分子を3種取得した。しかしながらその阻害活性は期待ほど強くはなくPROTAC化合物の合成に進めるには不十分であると判断した。化合物のβ-TrCPとの相互作用をin silico解析を行い、化合物とβ-TrCPの間の水素結合形成が阻害活性に重要であることを見出した。これらについての論文発表を行うことを進め投稿中である。
一方、その過剰発現ががん化およびがん細胞の増殖維持を誘導することが知られる c-Mycがん遺伝子に着目し、そのユビキチン化依存分解誘導系の構築も目指した。具体的にはすでに構築しているc-Myc活性を細胞内で解析できる系を用い、細胞内でc-Myc活性を阻害出来る物質探索を継続した。これまでの化合物ライブラリーおよび微生物二次代謝物の解析ですでにいくつかのヒット化合物を得ていたが、これらの中から、antimycin Aがc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。また活性のある微生物二次代謝物からの活性物質精製も進めss49という物質もc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。どちらの物質もミトコンドリアの酵素を阻害することで障害を与え活性酸素種(ROS)を発生させ、ROSがc-Mycをリン酸化する酵素であるGSK3を活性化することでc-Mycのユビキチン化依存分解を誘導することを見出した。これらについても論文発表を行うことを進め投稿中である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4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] Salk Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Salk Institute
• [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] Guangzhou Medical University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Guangzhou Medical University
• [雑誌論文] ZMIZ2 promotes the development of triple-receptor negative breast cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Zou Xiaopan、Liu Yan、Di Jun、Wei Wei、Watanabe Nobumoto、Li Jiang、Li Xiaomeng
  • 雑誌名: Cancer Cell International 巻: 22 ページ: 52
  • DOI: 10.1186/s12935-021-02393-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a Small Molecule That Enhances Ferroptosis via Inhibition of Ferroptosis Suppressor Protein 1 (FSP1) (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Hiromasa、Kawamura Tatsuro、Muroi Makoto、Kondoh Yasumitsu、Honda Kaori、Kawatani Makoto、Aono Harumi、Waldmann Herbert、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 17 ページ: 483～491
  • DOI: 10.1021/acschembio.2c00028
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Apigenin, a Single Active Component of Herbal Extract, Alleviates Xerostomia via ERα-Mediated Upregulation of AQP5 Activation (2022)
  • 著者名/発表者名: Wei Wei、Cao Tingting、Pathak Janak L.、Liu Xintong、Mao Tianjiao、Watanabe Nobumoto、Li Xiaomeng、Zhang Manli、Li Jiang
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 13 ページ: 818116
  • DOI: 10.3389/fphar.2022.818116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New antimalarials identified by a cell-based phenotypic approach: Structure-activity relationships of 2,3,4,9-tetrahydro-1H-β-carboline derivatives possessing a 2-((coumarin-5-yl)oxy)alkanoyl moiety (2022)
  • 著者名/発表者名: Cho Nobuo、Kikuzato Ko、Futamura Yushi、Shimizu Takeshi、Hayase Hiroki、Kamisaka Kikuko、Takaya Daisuke、Yuki Hitomi、Honma Teruki、Niikura Mamoru、Kobayashi Fumie、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki、Koyama Hiroo
  • 雑誌名: Bioorganic Medicinal Chemistry 巻: 66 ページ: 116830～116830
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2022.116830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identifying Leptospira interrogans putative virulence factors with a yeast protein expression screen (2022)
  • 著者名/発表者名: Lai Weng Yu、Wong Zhenpei、Chang Chiat Han、Samian Mohd Razip、Watanabe Nobumoto、Teh Aik-Hong、Noordin Rahmah、Ong Eugene Boon Beng
  • 雑誌名: Applied Microbiology and Biotechnology 巻: 106 ページ: 6567～6581
  • DOI: 10.1007/s00253-022-12160-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structure of <i>Arabidopsis</i> DWARF14‐LIKE2 (DLK2) reveals a distinct substrate binding pocket architecture (2022)
  • 著者名/発表者名: Burger Marco、Honda Kaori、Kondoh Yasumitsu、Hong Sharon、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki、Chory Joanne
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 6 ページ: e446
  • DOI: 10.1002/pld3.446
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Role of estrogen receptor signaling pathway-related genes in diffuse large B-cell lymphoma and identification of key targets via integrated bioinformatics analysis and experimental validation (2022)
  • 著者名/発表者名: Chen Bo、Mao Tianjiao、Qin Xiuni、Zhang Wenqi、Watanabe Nobumoto、Li Jiang
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fonc.2022.1029998
• [雑誌論文] Lonidamine and domperidone inhibit expansion of transformed cell areas by modulating motility of surrounding nontransformed cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Aoyama Megumi、Ishikawa Kosuke、Nemoto Shuntaro、Hirano Hiroyuki、Watanabe Nobumoto、Osada Hiroyuki、Watanabe Shinya、Semba Kentaro
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 298 ページ: 102635～102635
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102635
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Critical Biomarkers Identification of Insulin Signaling Involved in Initiating cAMP Signaling Mediated Salivary Secretion in Sjogren Syndrome: Transcriptome Sequencing in NOD Mice Model (2022)
  • 著者名/発表者名: Chen Bo、Zhou Jiannan、Mao Tianjiao、Cao Tingting、Hu Shilin、Zhang Wenqi、Li Xueyang、Qin Xiuni、Liu Xintong、Watanabe Nobumoto、Li Jiang
  • 雑誌名: Biological Procedures Online 巻: 24 ページ: 26
  • DOI: 10.1186/s12575-022-00189-5
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] c-Myc阻害小分子探索系の構築と探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡辺信元、石川公輔、仙波憲太郎、長田裕之
  • 学会等名: がん分子標的治療学会学術集会
• [学会発表] ドーパミン拮抗薬ドンペリドンは需要対比依存的にがん細胞の拡大を抑制する (2022)
  • 著者名/発表者名: 青山愛、渡辺信元、長田裕之、仙波憲太郎
  • 学会等名: がん分子標的治療学会学術集会
• [学会発表] 正常―がん細胞間相互作用を制御する化合物のスクリーニングとその機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 青山愛、平野弘之、渡辺信元、長田裕之、仙波憲太郎
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] High-throughput screening system for ligands of β-TrCP and analyses of hit compounds (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu, X., Osada, H., Watanabe, N
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] High-throughput screening system for ligands of β-TrCP and analyses of hit compounds. (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu, X., Sanada, E., Osada, H., Watanabe, N.
  • 学会等名: The International Symposium in Tokyo 2022, “Ubiquitin New Frontier from Neo-Biology to Targeted Protein Degradation”
  • 国際学会
• [学会発表] High-throughput screening identified antimycin A as an accelerator of ubiquitin-proteasome dependent degradation of c-Myc protein. (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu, Z., Sanada, E., Ishikawa, K., Semba, K., Osada, H., Watanabe, N.
  • 学会等名: The International Symposium in Tokyo 2022, “Ubiquitin New Frontier from Neo-Biology to Targeted Protein Degradation”
  • 国際学会