Redox control of disease-related metalloproteins and its application to drug development

疾病相关金属蛋白的氧化还原控制及其在药物开发中的应用

• 批准号: 19K07024
• 负责人: 三重 安弘
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K07024/
• 关键词: 金属蛋白質; インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ; ニューログロビン; ナノ構造電極; 金ナノ粒子; トリプトファン代謝; 電気化学アッセイ; 電子移動反応; 酸化還元酵素; サイトグロビン; ジオキシゲナーゼ; ナノ孔電極; 酸化還元制御; 免疫抑制阻害

近年、がん等の疾病と金属蛋白質との関連が明らかになってきており、その蛋白質機能・特性を分子レベルで理解することは、該蛋白質をターゲットとする創薬において重要である。しかしながら、機能発現に重要な金属の酸化還元（レドックス）状態を制御する良好な手法が確立されておらず、in vivoでの疾病との相関研究に比べ、その理解は遅れている。本研究では、ナノ構造電極を活用する電気化学法を用いて、創薬ターゲットとなる金属蛋白質のレドックス制御技術を開発し、該蛋白質機能の分子レベルでの理解を進展させることを主目的とする。本年度（4年目）は、これまでに開発した酸化還元酵素の電気化学計測に有用なナノ構造電極を用いて、昨年度に引き続き免疫抑制に関与する酵素、インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）、の電気化学調査を行った。活性の異なるIDOの変異体を複数種作製し、基質代謝反応の電流応答を比較したところ、従来の生化学的なアッセイ方法で得られた相関と良く一致する結果が得られ、本電気化学手法が当該酵素のアッセイ法として妥当であることを示すことができた。また、これまでとは異なる新たなナノ構造電極を金ナノ粒子を用いて作製し、アルツハイマー病等の疾患抑制に関与しているニューログロビン（NGB）の電気化学計測を行ったところ、明瞭な酸化還元応答が得られた。従来のナノ構造電極よりも4倍大きな速度定数が得られ、効率的にNGBのレドックス状態を制御できることを明らかにした。基質の一つと推定されている過酸化水素を系に導入したところ、NGBのレドックス電位付近において、酵素触媒反応に由来する濃度依存的な電流応答（増加）が観測されたことから、電気化学的な当該酵素反応の駆動と、触媒反応の活性を評価できることも示唆された。

In recent years, the relationship between metalloproteins and other diseases has become clear, and the functions and characteristics of proteins have become important for understanding molecular processes. Good methods for controlling the acidification state of metals that are important for functional development have been established and are well understood in the study of diseases and related research in vivo. This study aims to develop a new technology for the production of metalloproteins by electrochemical methods, and to advance the understanding of the molecular structure of the protein's function. This year (4 years), we have developed electrochemistry of acidifying enzyme, and conducted electrochemistry of enzyme, enzyme, 2,3-diamino acid (IDO), and electrochemistry of structural electrode. Last year, we conducted electrochemistry of immunosuppressive enzyme. The activity of IDO is different from that of other enzymes. The current response of substrate metabolism is compared. The results of biochemical methods are consistent with those of other enzymes. The current response of IDO is consistent with that of other enzymes. The new structure electrode is used for the control of diseases, such as diseases, and the electrochemical measurement of NGB is used for the control of diseases. The structure of the electrode is 4 times larger than the speed of the electrode. The speed of the electrode is 4 times larger than that of the electrode. The substrate is presumed to be a hyperacidified water element, and the enzyme catalyst reaction is determined by a concentration-dependent current response (increase), an electrochemical response, and an evaluation of the enzyme reaction activity.

项目成果

Facile control of surface crystallographic orientation of anodized nanoporous gold catalyst and its application for highly efficient hydrogen evolution reaction

• DOI: 10.1016/j.jcat.2020.06.023
• 发表时间: 2020-09-01
• 期刊: JOURNAL OF CATALYSIS
• 影响因子: 7.3
• 作者: Mie, Yasuhiro;Takayama, Haruka;Hirano, Yu
• 通讯作者: Hirano, Yu

Redox State Control of Human Cytoglobin by Direct Electrochemical Method to Investigate Its Function in Molecular Basis

通过直接电化学方法控制人细胞红蛋白的氧化还原状态以研究其分子基础功能

• DOI: 10.1248/cpb.c20-00175
• 发表时间: 2020
• 期刊: Chemical and Pharmaceutical Bulletin
• 影响因子: 1.7
• 作者: Mie Yasuhiro;Takahashi Kyoka;Torii Ryo;Jingkai Shen;Tanaka Takumi;Sueyoshi Kenta;Tsujino Hirofumi;Yamashita Taku
• 通讯作者: Yamashita Taku

Controlling Surface Structure of Nanoporous Gold Catalyst toward Enzymatic Production of Valuable Molecules

控制纳米孔金催化剂的表面结构以酶法生产有价值的分子

• 发表时间: 2022
• 作者: 三重安弘;見上千歳;安武義晃
• 通讯作者: 安武義晃

インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼの電気化学的な阻害アッセイ法の開発と阻害剤探索

吲哚胺2,3-双加氧酶电化学抑制测定方法的建立及抑制剂的寻找

• 发表时间: 2023
• 作者: 三重安弘;見上千歳;安武義晃;重村優貴;辻野博文;山下沢
• 通讯作者: 山下沢

Redox control of human indoleamine 2,3-dioxygenase at nanostructured electrode surface and its inhibitor screening

纳米结构电极表面人吲哚胺2,3-双加氧酶的氧化还原控制及其抑制剂筛选

• 发表时间: 2022
• 作者: 三重安弘;見上千歳;安武義晃;重村優貴;辻野博文;山下沢
• 通讯作者: 山下沢