Development of a cellular analysis technology based on conditional IEDDA reactions

基于条件IEDDA反应的细胞分析技术的开发

• 批准号: 22K19096
• 负责人: 水上 進
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19096/
• 关键词: クリックケミストリー; 逆電子需要型Diels-Alder反応; 蛋白質濃度制御; PROTAC; 細胞解析

Tetrazine（Tz）とtrans-Cyclooctene（TCO）が共有結合を形成する逆電子需要型Diels-Alder（IEDDA）反応は、無触媒かつ圧倒的な速さで進行することから、様々な分野での応用が期待されているクリック反応の一つである。我々はこれまでに、大環状構造を持つtetrazineの構造を外部刺激で開環させることでIEDDA反応の進行を制御するシステムを開発したことから、本研究では新たに、光照射に応答してIEDDA反応が進行する反応モジュールを開発し、この原理を細胞内蛋白質濃度の光制御に応用することを目的として、以下の(i)および(ii)の研究を並行して行った。(i) 光応答性IEDDA反応の開発まず、光に応答して切断されるニトロベラトリル基を有するリンカー化合物を合成した。続いて、このリンカーを用いてテトラジン化合物を架橋したケージド大環状Tzの合成を試みたが、大環状化反応が進行せず、リンカーの再設計を行い、現在合成の途中である。(ii) 細胞内蛋白質濃度の光制御技術の開発細胞内蛋白質を人工的に分解するシステムとして、ユビキチンリガーゼと低分子リガンドを利用したPROTACシステムが知られる。まず初めに、様々な標的蛋白質と融合させることが可能なタグ蛋白質の細胞内分解システムを構築する、タグ蛋白質としては大腸菌のジヒドロ葉酸還元酵素eDHFRを選択し、eDHFRのリガンドTMPとE3ユビキチンリガーゼ（CRBN)のリガンド pomalidomideを連結した二官能性化合物を合成した。いくつかのリンカーの長さの化合物を合成し、化合物添加によって細胞内のeDHFR融合蛋白質を分解できることを確認した。最終的には(i)の技術とは組み合わせて、光応答性蛋白質分解システムへと改変する。

Tetrazine (Tz) と trans - Cyclooctene (TCO) が mutual combination を form す る inverse electronic type need Diels - Alder (IEDDA) against 応 は, non catalytic か つ 圧 pour な speed さ で for す る こ と か ら, others 々 な eset で の 応 with が expect さ れ て い る ク リ ッ ク anti 応 の one Youdaoplaceholder0 である. I 々 は こ れ ま で に, large ring structure を hold つ tetrazine の tectonic を external stimuli で open-loop さ せ る こ と で IEDDA anti 応 の for を suppression す る シ ス テ ム を open 発 し た こ と か ら, this study で は new た に, light に 応 answer し て IEDDA anti 応 が for す る anti 応 モ ジ ュ ー ル を open 発 し, こ の principle を cells の light inside the protein concentration in the system of imperial に 応 with す る こ と を purpose と し て, the following の (I) お よ び (ii) の を parallel し て line っ た. (I) light 応 a sexual IEDDA anti 応 の open 発 ま ず, light に 応 answer し て cut さ れ る ニ ト ロ ベ ラ ト リ ル を has an す る リ ン カ を ー compounds synthesized し た. 続 い て, こ の リ ン カ ー を with い て テ ト ラ ジ ン compound を bridging し た ケ ー ジ ド big annular Tz の synthetic を try み た が, big cyclic reverse 応 が for せ ず, リ ン カ ー の redesign を い, synthetic の way now で あ る. (ii) protein in the cell concentration の light system royal technology の open 発 を artificial に intracellular protein decomposition す る シ ス テ ム と し て, ユ ビ キ チ ン リ ガ ー ゼ と low molecular リ ガ ン ド を using し た PROTAC シ ス テ ム が know ら れ る. Early ま ず め に, others 々 な target fusion protein と さ せ る こ と が may な タ グ の intracellular protein decomposition シ ス テ ム を build す る, タ グ protein と し て は coliform の ジ ヒ ド ロ folic acid also yuan enzyme eDHFR を sentaku し, eDHFR の リ ガ ン ド TMP と E3 ユ ビ キ チ ン リ ガ ー ゼ (CRBN) の リ ガ ン ド pomalidomideを links to た difunctional compounds を to synthesize た た. い く つ か の リ ン カ ー の long さ の し, compounds を add に よ っ て in cells の eDHFR fusion protein decomposition で を き る こ と を confirm し た. The final に に (i) <s:1> technology と と combination み わせて and photo応 responsive protein decomposition システムへと modification する.

项目成果

光可逆的蛋白質ラベル化システムによる 細胞内蛋白質動態と細胞機能の光制御

使用光可逆蛋白质标记系统对细胞内蛋白质动力学和细胞功能进行光学控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 冨吉香理菜;永井杏奈;松田元秀;水上進
• 通讯作者: 水上進