Dynamic chemical control of protein methylation

合成化学とケミカルバイオロジーは、化学、生物学の一翼を担う研究分野であり、いずれにおいても化学反応が重要な役割を果たす。しかし、精製されたフラスコ反応に焦点をあてる化学と、混合物中における生命反応を対象とする生物学には未だ壁がある。本研究では、タンパク質メチル化反応を主題として「欲しい分子」を「本来あるべき場所」で「最小量つくる・検出する」ことを目指している。特に、デザインした独自の分子を用いて酵素反応をハイジャックすることで体の中に埋もれた未知のメチル化反応を炙り出し、さらには独自の阻害剤を開発することで制御することを目指している。これまでに我々は細胞抽出液に天然のメチル源ミミックであるProSeAM を作用させることで、約300のタンパク質基質を検出できることを示した。さらには酵素のKO細胞由来の細胞抽出液に対応するリコンビナント酵素とProSeAMを添加することで、より解像度高く欲しい修飾反応を探索する手法を確立している。本年度は本手法を用いて、METTL18が触媒するRPL3のヒスチジンタウ位 (3位) でのメチル化反応について論文を報告することができた。さらには、酵素複合系を用いてタンパク質修飾反応を促進できることも明らかとし、この手法を用いて新規メチル化反応の探索に応用することで重要な進展が得られた。 制御研究では、我々が独自に開発した低毒性型pan阻害剤を用いた共同研究において、MTaseが触媒するヒストンH3の9番目のリジン（H3K9）のトリメチル化 (H3K9me3) の動的変化を解析するために有用であることを示すことができた。

合成化学とケミカルバイオロジーは、化学、生物学の一翼を担う研究分野であり、いずれにおいても化学反応が重要な役割を果たす。しかし、精製されたフラスコ反応に焦点をあてる化学と、混合物中における生命反応を対象とする生物学には未だ壁がある。本研究では、タンパク質メチル化反応を主題として「欲しい分子」を「本来あるべき場所」で「最小量つくる・検出する」ことを目指している。特に、デザインした独自の分子を用いて酵素反応をハイジャックすることで体の中に埋もれた未知のメチル化反応を炙り出し、さらには独自の阻害剤を開発することで制御することを目指している。これまでに我々は細胞抽出液に天然のメチル源ミミックであるProSeAM を作用させることで、約300のタンパク質基質を検出できることを示した。さらには酵素のKO細胞由来の細胞抽出液に対応するリコンビナント酵素とProSeAMを添加することで、より解像度高く欲しい修飾反応を探索する手法を確立している。本年度は本手法を用いて、METTL18が触媒するRPL3のヒスチジンタウ位 (3位) でのメチル化反応について論文を報告することができた。さらには、酵素複合系を用いてタンパク質修飾反応を促進できることも明らかとし、この手法を用いて新規メチル化反応の探索に応用することで重要な進展が得られた。 制御研究では、我々が独自に開発した低毒性型pan阻害剤を用いた共同研究において、MTaseが触媒するヒストンH3の9番目のリジン（H3K9）のトリメチル化 (H3K9me3) の動的変化を解析するために有用であることを示すことができた。