Development and biological application of photoreversible protein labeling technology

光可逆蛋白质标记技术的开发及生物学应用

• 批准号: 18F18340
• 负责人: 水上 進
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-11-09 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18340/
• 关键词: フォトスイッチ化合物; eDHFR; 蛋白質ラベル化; フォトクロミック化合物

メトトレキセート（MTX）はジヒドロ葉酸還元酵素（DHFR）の競合阻害剤として知られており、抗がん剤やタンパク質ラベル化リガンドとして利用されている。本研究では、有機合成化学を利用したケミカルバイオロジー的なアプローチによる生体機能の可逆的な光制御を達成するための基盤技術開発を最終目的に、フォトスイッチリガンドの着脱を異なる波長の光照射によって制御可能なタンパク質ラベル化技術の開発を行っている。前年度までに、MTXの構造中のいくつかの原子を置換したフォトスイッチ型MTX誘導体（azoMTX）を開発し、その機能評価を行ってきた。さらに、より優れた光応答性リガンド―タグ蛋白質ペアを見出すために、MTX-eDHFRの結晶構造に基づいて、リガンド認識に重要な幾つかのアミノ酸をピックアップしたeDHFR変異体を作製した。また、ヒトDHFRに結合しないようなazoMTX類縁体の合成も行った。また、競合蛍光偏光測定を用いた結合親和性アッセイの手法も確立していた。本年度は引き続きeDHFR変異体を作成し、蛍光偏光アッセイを用いて変異体eDHFRとazoMTX誘導体の光照射依存的な解離定数変化について詳細に調べた。合計16種類の変異型eDHFRを作製、精製し、アッセイを行ったところ、そのうちの一つの変異体において、E体azoMTXに比べて光照射後のZ体azoMTXの方が16倍強く結合する変異体を見出した。

MTX is a competitive inhibitor of folate reductase (DHFR), and it can be used in the production of anti-DHFR. This study aims at the development of substrate technology for reversible photocontrol of biological functions by using organic synthetic chemistry. The ultimate goal is to develop substrate technology for photocontrol of biological functions by using organic synthetic chemistry. In the past year, the atomic substitution in MTX structure has been developed and its function has been evaluated. The crystal structure of MTX-eDHFR is very important for understanding the structure of MTX-eDHFR. The combination of DHFR and MTX The binding affinity was established by means of polarization measurement. This year, we will introduce a new type of eDHFR, a new type of eDHFR and a new type of azoMTX inducer. A total of 16 different types of eDHFR were produced, refined, and mixed. E-body azoMTX was 16 times stronger than Z-body azoMTX after light irradiation.

项目成果

標的タンパク質への親和性を光制御可能なフォトクロミックリガンドの開発

开发对目标蛋白具有光控亲和力的光致变色配体

• 发表时间: 2020
• 作者: 間下 貴斗;小和田 俊行;Himadri S. SARKAR;高橋 泰人;松井 敏高;水上 進
• 通讯作者: 水上 進

タンパク質への結合を可逆的に光制御可能なメトトレキセート誘導体の開発

开发甲氨蝶呤衍生物，其与蛋白质的结合可以可逆地光控

• 发表时间: 2019
• 作者: 間下 貴斗;小和田 俊行;高橋 泰人;松井 敏高;水上 進
• 通讯作者: 水上 進

光応答性タンパク質ラベル化リガンドの開発

光响应蛋白标记配体的开发

• 发表时间: 2020
• 作者: 間下貴斗;小和田俊行;SARKAR S Himadri;高橋泰人;松井敏高;水上進
• 通讯作者: 水上進

光可逆的な蛋白質ラベル化を可能とするリガンドの開発

开发可实现光可逆蛋白质标记的配体

• 发表时间: 2020
• 作者: 間下 貴斗;小和田 俊行;SARKAR S. Himadri;高橋 泰人;松井 敏高;水上 進
• 通讯作者: 水上 進

Escherichia coli dihydrofolate reductase-selective photoswitchable inhibitors enabling reversible optical control of protein labeling

大肠杆菌二氢叶酸还原酶选择性光开关抑制剂可实现蛋白质标记的可逆光学控制

• 发表时间: 2020
• 作者: Himadri Sekhar Sarkar;Takato Mashita;Toshiyuki Kowada;Ming Ming Yem;Satoshi;Watanabe;Kenji Inaba;Toshitaka Matsui;Shin Mizukami
• 通讯作者: Shin Mizukami