Development and biological application of photoreversible protein labeling technology

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。

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。