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島 扶美大学院科学技術イノベーション研究科 科学技術イノベーション専攻教授
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- ABSTRACT A severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection causes mild-to-severe respiratory symptoms, including acute respiratory distress. Despite remarkable efforts to investigate the virological and pathological impacts of SARS-CoV-2, many of the characteristics of SARS-CoV-2 infection still remain unknown. The interferon-inducible ubiquitin-like protein ISG15 is covalently conjugated to several viral proteins to suppress their functions. It was reported that SARS-CoV-2 utilizes its papain-like protease (PLpro) to impede ISG15 conjugation, ISGylation. However, the role of ISGylation in SARS-CoV-2 infection remains unclear. We aimed to elucidate the role of ISGylation in SARS-CoV-2 replication. We observed that the SARS-CoV-2 nucleocapsid protein is a target protein for the HERC5 E3 ligase-mediated ISGylation in cultured cells. Site-directed mutagenesis reveals that the residue K374 within the C-terminal spacer B-N3 (SB/N3) domain is required for nucleocapsid-ISGylation, alongside conserved lysine residue in MERS-CoV (K372) and SARS-CoV (K375). We also observed that the nucleocapsid-ISGylation results in the disruption of nucleocapsid oligomerization, thereby inhibiting viral replication. Knockdown of ISG15 mRNA enhanced SARS-CoV-2 replication in the SARS-CoV-2 reporter replicon cells, while exogenous expression of ISGylation components partially hampered SARS-CoV-2 replication. Taken together, these results suggest that SARS-CoV-2 PLpro inhibits ISGylation of the nucleocapsid protein to promote viral replication by evading ISGylation-mediated disruption of the nucleocapsid oligomerization. IMPORTANCE ISG15 is an interferon-inducible ubiquitin-like protein that is covalently conjugated to the viral protein via specific Lys residues and suppresses viral functions and viral propagation in many viruses. However, the role of ISGylation in SARS-CoV-2 infection remains largely unclear. Here, we demonstrated that the SARS-CoV-2 nucleocapsid protein is a target protein for the HERC5 E3 ligase-mediated ISGylation. We also found that the residue K374 within the C-terminal spacer B-N3 (SB/N3) domain is required for nucleocapsid-ISGylation. We obtained evidence suggesting that nucleocapsid-ISGylation results in the disruption of nucleocapsid-oligomerization, thereby suppressing SARS-CoV-2 replication. We discovered that SARS-CoV-2 papain-like protease inhibits ISG15 conjugation of nucleocapsid protein via its de-conjugating enzyme activity. The present study may contribute to gaining new insight into the roles of ISGylation-mediated anti-viral function in SARS-CoV-2 infection and may lead to the development of more potent and selective inhibitors targeted to SARS-CoV-2 nucleocapsid protein.American Society for Microbiology, 2024年09月, Journal of Virology, 98(9) (9), 英語研究論文(学術雑誌)
- GTP-bound forms of Ras proteins (Ras•GTP) assume two interconverting conformations, "inactive" state 1 and "active" state 2. Our previous study on the crystal structure of the state 1 conformation of H-Ras in complex with guanosine 5'-(β, γ-imido)triphosphate (GppNHp) indicated that state 1 is stabilized by intramolecular hydrogen-bonding interactions formed by Gln61. Since Ras are constitutively activated by substitution mutations of Gln61, here we determine crystal structures of the state 1 conformation of H-Ras•GppNHp carrying representative mutations Q61L and Q61H to observe the effect of the mutations. The results show that these mutations alter the mode of hydrogen-bonding interactions of the residue 61 with Switch II residues and induce conformational destabilization of the neighboring regions. In particular, Q61L mutation results in acquirement of state 2-like structural features. Moreover, the mutations are likely to impair an intramolecular structural communication between Switch I and Switch II. Molecular dynamics simulations starting from these structures support the above observations. These findings may give a new insight into the molecular mechanism underlying the aberrant activation of the Gln61 mutants.Elsevier BV, 2021年08月, Biochemical and Biophysical Research Communications, 565, 85 - 90, 英語, 国際誌[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2018年09月, Biochemistry, 57(36) (36), 5350 - 5358, 英語Molecular Basis for Allosteric Inhibition of GTP-Bound H-Ras Protein by a Small-Molecule Compound Carrying a Naphthalene Ring.[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年12月, Cancer Lett, 410, 82 - 91, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年10月, JOURNAL OF MOLECULAR GRAPHICS & MODELLING, 77, 51 - 63, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2016年10月, Cancer Discov, 6(10) (10), 1148 - 1165, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2016年05月, Sci Rep, 6, 25931, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2013年05月, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 110(20) (20), 8182 - 8187, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2013年, Enzymes, 34, 1 - 23, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2013年, SPring-8 Research Frontiers, 英語Structure-based drug design of small-molecule Ras inhibitors having anti-tumor activity[査読有り][招待有り]研究論文(大学,研究機関等紀要)
- 2012年06月, FEBS LETTERS, 586(12) (12), 1715 - 1718, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2011年11月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 286(45) (45), 39644 - 39653, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2011年04月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 286(17) (17), 15403 - 15412, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2010年07月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 285(29) (29), 22696 - 22705, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2009年04月, BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 381(3) (3), 439 - 442, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2008年05月, BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 369(2) (2), 327 - 332, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2005年09月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 280(35) (35), 31267 - 31275, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2005年06月, SEIKAGAKU, 77(6) (6), 519 - 526, 日本語Critical role of posttranslational modification of Ras proteins in effector activation[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2004年, Kobe Journal of Medical Sciences, 50(3-4) (3-4), 111 - 121, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2002年02月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 277(5) (5), 3117 - 3123, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2000年05月, BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 271(3) (3), 596 - 602, 英語Role of Raf-1 conserved region 2 in regulation of Ras-dependent Raf-1 activation[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- American Society for Microbiology, 2000年, Molecular and Cellular Biology, 20(1) (1), 26 - 33, 英語研究論文(学術雑誌)
- 1999年04月, BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS, 257(1) (1), 111 - 116, 英語Characterization of a novel Ras-binding protein Ce-FLI-1 comprising leucine-rich repeats and gelsolin-like domains[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 1998年10月, Journal of Biological Chemistry, 273(43) (43), 28019 - 28024, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 1998年03月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 273(11) (11), 6218 - 6222, 英語Identification of PLC210, a Caenorhabditis elegans phospholipase C, as a putative effector of Ras[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- American Society for Microbiology, 1997年, Molecular and Cellular Biology, 17(3) (3), 1057 - 1064, 英語研究論文(学術雑誌)
- 1996年03月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 271(10) (10), 5353 - 5360, 英語Differential structural requirements for interaction of Ras protein with its distinct downstream effectors[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2020年02月, BIOPHYSICAL JOURNAL, 118(3) (3), 42A - 42A, 英語Novel Insights into the Structural Perturbation Induced by the Oncogenic Mutations, Q61L and Q61H, in Ras State 1研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
- 2020年, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 43rdSACLA,SPring-8並びにNMRを用いた低分子量Gタンパク質RasのGTP加水分解過程における動的構造解析
- 2015年08月, JOURNAL OF BIOCHEMISTRY, 158(2) (2), 91 - 99, 英語[査読有り]書評論文,書評,文献紹介等
- 日本放射光学会, 2014年, 日本放射光学会誌 放射光, 27(1) (1), 3 - 9, 日本語rasがん遺伝子産物の新規立体構造情報を利用した分子標的がん治療薬の開発[査読有り]記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)
- 2005年06月, 生化学, 77巻, 6号, pp.519-526, 日本語【タンパク質修飾による機能変化】 エフェクター活性化過程に必須であるRasの翻訳後修飾 Ras-エフェクター相互作用の高次構造解析記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)
- 1996年08月01日, 日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集, 19, 314 - 314, 日本語シクラーゼ結合蛋白質CAPは, Ras蛋白質の翻訳後修飾の出芽酵母アデニル酸シクラーゼ活性化促進効果に必須である.
- 1996年, J. Biol. Chem., 271(10) (10), 5353 - 5360
- 共著, がん分子標的治療, 2015年, 日本語ras がん遺伝子産物 Ras を分子標的としたがん治療薬開発の現状一般書・啓蒙書
- 共著, 日本生化学会, 2005年06月, 日本語生化学 / エフェクター活性化過程に必須であるRasの翻訳後修飾学術書
- 第46回日本分子生物学会年会, 2023年12月, 日本語GTP加水分解酵素GAPによるRASのState認識機構ポスター発表
- 第96回日本生化学会大会, 2023年10月, 日本語光反応性GTPを用いたRASの不活化機構の解明口頭発表(一般)
- 第82回日本癌学会学術総会, 2023年09月, 日本語新規RASシグナル阻害剤:標的分子の構造をアロステリックに破壊し、広範なRAS駆動型がんの増殖阻害を示す薬剤の開発口頭発表(一般)
- 第95回日本生化学会大会, 2022年11月, 日本語低分子量Gタンパク質H-Rasのフリーズトラップ結晶構造解析によるGTPase活性分子メカニズムの追跡ポスター発表
- 第95回日本生化学会大会, 2022年11月, 日本語SACLA/SPring-8/NMRを駆使した低分子量G蛋白質Rasの不活性化機構におけるアロステリック構造変化の解明ポスター発表
- 第5回徳島大学統合的がん創薬研究クラスター・合同オンラインミーティング, 2022年03月, 日本語SACLA/SPring-8/NMRを用いたRasのアロステリック構造変化の解明
- 第94回日本生化学会大会, 2021年11月低分子量G蛋白質RasのGTP加水分反応過程におけるヌクレオチド近傍の構造変化ポスター発表
- 第94回日本生化学会大会, 2021年11月, 日本語光反応性基質を利用したがん遺伝子産物Rasの酵素触媒反応の可視化口頭発表(招待・特別)
- 第43回日本分子生物学会年会, 2020年12月, 英語SACLA、Spring-8並びにNMRを用いた低分子量Gタンパク質RasのGTP加水分解過程における動的構造解析ポスター発表
- 第33回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム, 2020年01月微小結晶を利用したRas caged-GTP時分割測定の試み
- 第3回徳島大学統合的がん創薬研究クラスター合同ミーティング, 2019年12月新規がん治療薬創出に向けた構造生物学的アプローチ[招待有り]
- 第57回日本生物物理学会年会, 2019年09月, 日本語, 国内会議Caged-GTPを用いたがん遺伝子産物RasのSACLA、Spring-8、NMRによるGTP加水分解過程の構造変化の解明ポスター発表
- 第2回徳島大学統合的がん創薬研究クラスター合同ミーティング, 2019年02月, 徳島大学統合的がん創薬研究クラスター, 淡路夢舞台 国際会議場構造生物学に基づくがん治療薬の創出研究[招待有り]
- 第41回日本分子生物学会年会, 2018年11月, 日本分子生物学会年会, パシフィコ横浜光制御可能なcaged GTPを用いたがん遺伝子産物Ras蛋白質の構造変化の観測に基くGTP加水分解過程の速度論研究ポスター発表
- 第56回日本生物物理学会年会, 2018年09月, 日本生物物理学会, 岡山大学 津島キャンパスCaged-GTPを用いた時間依存的なNMR信号変化のモニタリングによるガン遺伝子産物RasのGTP加水分解過程における構造変化の解明
- 2017年度生命科学系学会合同年次大会(第40回日本分子生物学会年会 第90回日本生化学会大会), 2017年12月, 日本語, 日本分子生物学会日本生化学会, 神戸, 国内会議B-Raf阻害剤耐性メラノーマに対するRas阻害剤の新規薬効と作用メカニズムの解析ポスター発表
- 第76回 日本癌学会学術総会, 2017年09月, 日本語, 日本癌学会, 横浜, 国際会議Ras阻害剤は、リシルオキシダーゼの発現抑制を通じてrasがん遺伝子を持つがん細胞に転移抑制活性を示す口頭発表(一般)
- University of Washington-Kobe University Joint Symposium on Cell Signaling, 2015年09月, 英語, University of Washington and Kobe University, Seattle, USA, 国際会議In silico discovery of small-molecule Ras inhibitors[招待有り]口頭発表(招待・特別)
- 2015 Annual Meeting of the American Crystallographic Association, 2015年07月, 英語, American Crystallographic Association, Philadelphia, USA, 国際会議Crystal Mounting Method using Humid Air and Hydrophilic Glue Coating For Ambient and Cryogenic Experiments口頭発表(一般)
- 第15回日本蛋白質科学会年会, 2015年06月, 日本語, 日本蛋白質科学会, 徳島, 国内会議試料雰囲気湿度調整によるRasタンパク質の結晶内構造転移ポスター発表
- 第15回日本蛋白質科学会年会, 2015年06月, 日本語, 日本蛋白質科学会, 徳島, 国内会議GTP結合型H-RasのState 1結晶構造情報に基づく立体構造遷移機構の解明ポスター発表
- 創薬支援ネットワーク・シンポジウム「オールジャパンの創薬支援」創薬立国日本に向けて, 2015年01月, 日本語, 創薬支援ネットワーク・医薬基盤研究所 創薬支援戦略室, 大阪, 国内会議創薬支援ネットワークの支援を受けて[招待有り]口頭発表(招待・特別)
- 第72回日本癌学会学術総会, 2013年10月, 英語, 日本癌学会, 横浜, 国内会議Analysis of the mechanism underlying the anti-metastatic action of Ras inhibitors by using a lung metastatic model mouseポスター発表
- BMB2010 (第33回日本分子生物学会年回・第83回日本生化学会大会合同大会), 2010年12月, 日本語, 日本生化学会大会/日本分子生物学会, 神戸, 国内会議Molecular mechanism of conformational transition of GTP-bound Ras revealed by the crystal structure analysis of M-Ras mutantsポスター発表
- 第33回日本分子生物学会年会, 2010年12月, 日本語, 日本分子生物学会, 神戸, 国内会議GTP結合型M-Ras変異体の二種類の結晶構造から考察される立体構造遷移メカニズム口頭発表(一般)
- 第69回日本癌学会学術総会, 2010年09月, 日本語, 日本癌学会, 大阪, 国内会議New strategy for development of anti-cancer drugs targeting the ras oncogene products口頭発表(招待・特別)
- 第32回日本分子生物学会年会, 2009年12月, 日本語, 日本分子生物学会, 横浜, 国内会議GTP結合型Rasの構造遷移における分子メカニズムの解析ポスター発表
- 第82回日本生化学会大会, 2009年10月, 日本語, 日本生化学会, 神戸, 国内会議出芽酵母の低分子量Gタンパク質Ras2のX線結晶構造解析ポスター発表
- 「G蛋白質シグナル」研究班会議, 2009年09月, 日本語, 文部科学省特定領域研究, 千葉県・南房総市, 国内会議GTP結合型Rasの構造遷移メカニズムと創薬への応用その他
- 神戸大学グローバルCOEプログラム「統合的膜生物学の国際教育研究拠点」 第3回ワークショップ, 2009年07月, 日本語, 神戸大学/グローバルCOE, 淡路, 国内会議Structural analysis of the novel state1 conformation of Ras proteinポスター発表
- G蛋白質特定領域・膜輸送複合体特定領域合同若手ワークショップ 2009, 2009年01月, 日本語, 文部科学省特定領域研究, 神戸, 国内会議GTP結合型Rasの立体構造多型性と創薬への応用口頭発表(一般)
- G蛋白質特定領域・膜輸送複合体特定領域合同若手ワークショップ 2009, 2009年01月, 日本語, 文部科学省特定領域研究, 神戸, 国内会議GTP結合型M-Rasの構造遷移におけるH-Ras型アミノ酸置換の影響口頭発表(一般)
- G蛋白質特定領域・膜輸送複合体特定領域合同若手ワークショップ 2009, 2009年01月, 日本語, 文部科学省特定領域研究, 神戸, 国内会議GTP結合型H-Rasの立体構造多型性とエフェクター新規認識機構口頭発表(一般)
- Kobe University Global COE Program International Symposium on Integrative Membrane Biology, 2008年12月, 英語, グローバルCOE, 神戸, 国内会議Screening for Ras specific inhibitors based on the conformational equilibrium of Ras in complex with GTPポスター発表
- 特定研究領域「G蛋白質シグナル」研究班会議, 2008年09月, 日本語, 特定研究領域「G蛋白質シグナル」, 新潟, 国内会議GTP結合型H-Rasの高次構造多型性とエフェクターの新規認識機構ポスター発表
- 第3回グローバルCOE研究討論会 兼グローバルCOE第2回ワークショップ, 2008年07月, 日本語, グローバルCOE, 淡路, 国内会議New strategy to develop Ras specific inhibitors based on conformational equilibrium of Ras oncoprotein.ポスター発表
- 第3回グローバルCOE研究討論会 兼グローバルCOE第2回ワークショップ, 2008年07月, 日本語, グローバルCOE, 淡路, 国内会議New strategy to develop Ras specific inhibitorsポスター発表
- BMB2007第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会合同大会, 2007年12月, 日本語, 日本分子生物学会/日本生化学会, 横浜, 国内会議Conformational equilibrium of small GTPases and signal transductionポスター発表
- 2007InternationalSymposiumon“G-proteinSignaling”, 2007年07月, 英語, The Japanese Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas: “G-protein signal” 文部科学省特定領域研究「G蛋白質シグナル」, 東京, 国際会議New strategy to develop Ras specific inhibitors based on conformational equilibrium of Ras oncoprotein[招待有り]口頭発表(招待・特別)
- 第66回神戸バイオサイエンス研究会, 2007年05月, 日本語, 神戸バイオサイエンス研究会, 神戸, 国内会議Rasをターゲットにした抗癌剤のインシリコ創薬口頭発表(招待・特別)
- 日本分子生物学会2006フォーラム「分子生物学の未来」〜コンファレンス&サイエンティフィック・エキジビション〜, 2006年12月, 英語, 日本分子生物学会, 名古屋, 国内会議GTP Dissociation Rate and Conformational Equilibrium in Various Small GTPasesポスター発表
- 神戸大学21世紀COEプログラム「蛋白質のシグナル伝達機能」 平成18年度第1回研究発表会・若手ポスター発表会, 2006年08月, 日本語, 神戸大学21世紀COEプログラム「蛋白質のシグナル伝達機能」, 神戸, 国内会議Signal transduction and conformational equilibrium in various small GTP-binding proteinsポスター発表
- 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology and 11th FAOMBM Congress,第79回日本生化学会大会、第29回日本分子生物学会年会, 2006年06月, 英語, The International Union of Biochemistry and Molecular Biology/The The Federation of Asian and Oceanian Biochemists and Molecular Biologists /日本生化学会/日本分子生物学会, 京都, 国際会議Allostery in effector recognition by Ras family small GTPases: conformational transition in the GTP-bound formポスター発表
- Keystone Symposia, Frontiers in Structural Biology, 2006年01月, 英語, Keystone Symposia, キーストン, 国際会議Crystal structure of M-Ras reveals a GTP-bound "off" state conformation of Ras family small GTPasesポスター発表
- 第28回日本分子生物学会年会, 2005年12月, 英語, 日本分子生物学会, 福岡, 国内会議Crystal structure of M-Ras reveals a GTP-bound "off" state conformation of Ras family small GTPasesポスター発表
- 第64回日本癌学会学術総会, 2005年09月, 英語, 日本癌学会, 札幌, 国内会議Crystal structure of M-Ras reveals a GTP-bound "off" state conformation of Ras family small GTPaseその他
- XX Congress of the International Union of Crystallography, 2005年08月, 英語, International Union of Crystallography, フィレンツェ, 国際会議Crystal Structure of the small G protein M-Ras and its implicationsポスター発表
- 第77回日本生化学会大会, 2004年10月, 英語, 日本生化学会, 神戸, 国内会議M-Rasの特異的高次構造とGTPase活性及びエフェクター認識機ポスター発表
- 第26回日本分子生物学会年会, 2003年12月, 英語, 日本分子生物学会, 横浜, 国内会議低分子量GTP結合蛋白質M-RasのX線構造解析ポスター発表
- 国立研究開発法人日本医療研究開発機構, AMED創薬支援ネットワーク委託実験調査, 神戸大学, 2024年04月 - 2025年03月, 研究代表者新規PPI阻害作用機構に基づく抗がん剤の探索
- 大阪大学医学部付属病院未来医療開発部, 「橋渡し研究推進による」未来医療創出」, 神戸大学, 2023年09月 - 2024年03月新規白血病治療薬の開発
- 国立研究開発法人科学技術振興機構, 研究成果展開事業 社会還元加速プログラムSTART大学・エコシステム推進型 大学推進型, 神戸大学, 2023年05月 - 2024年03月, 研究代表者Rasシグナルの網羅的阻害を示す革新的がん治療薬の創出を目指した研究
- 国立研究開発法人 日本医療研究開発機構, AMED創薬支援ネットワーク委託実験調査(スクリーニング), 神戸大学, 2022年04月 - 2024年03月, 研究代表者新規PPI阻害作用機構に基づく抗がん剤の探索
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型), 新学術領域研究(研究領域提案型), 神戸大学, 2022年04月 - 2024年03月光制御型Rasを用いたがん化シグナル伝達機構の原子スケールでの解明
- 国立研究開発法人科学技術振興機構, 産学が連携した研究開発成果の展開 研究成果展開事業 大学発新産業創出プログラム(START) 大学推進型, 神戸大学, 2022年04月 - 2023年03月, 研究代表者本事業の目的は、神戸大学および大阪工業大学において、5年後までに外部資金の間接経費や寄附金を原資とする継続的なGAPファンドやシード投資ファンドを運営・発展させ、継続的な起業活動支援を可能にすることである。 神戸大学と大阪工業大学に所属する研究者の技術シーズに基づく起業活動支援を通じて技術シーズやビジネスモデルのブラッシュアップを行うとともに、「大学発新産業創出プログラム(START)」の申請やベンチャーキャピタル(VC)へ橋渡しする。同時にさらなる技術シーズの創出につなげることで内閣府事業「スタートアップ・エコシステム拠点都市注)」の「グローバル拠点都市」に採択された「京阪神連携によるスタートアップ・エコシステム拠点形成」に貢献する。 具体的には、神戸大学と大阪工業大学が共同でGAPファンドプログラム、起業活動支援プログラムを構築し、試作品製作、追加データ取得などにより、STARTやVCでの評価や投資判断ができるレベルまでビジネスモデルをブラッシュアップする。
- 国立研究開発法人日本医療研究開発機構, 橋渡し研究プログラム, 神戸大学, 2022年04月 - 2023年03月新規白血病治療薬の開発
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型), 新学術領域研究(研究領域提案型), 神戸大学, 2020年10月 - 2022年03月caged-GTPを用いた低分子量G蛋白質のシグナル伝達過程の時分割構造解析① NPEcagedGTP・Ras複合体微結晶に加え、光制御下でのcage離脱速度がより速いpHPcagedGTP を用いたSFXを実施しポケット開閉運動初期のデータ収集を行ために、pHPcagedGTPの合成経路の探索を外注(ナード社)において行った。 cagedATP合成に関する文献と同一、もしくは類似のルート、およびいくつかのルーとを探索したが合成の難易度が比較的高いことが明らかになった。中間体の合成方法は見出されたが、中間体からcagedGTPへの縮合反応が上手く進まない状況にある。現在、グアノシンならびにグアノシンモノリン酸をグアノシン側のパーツとしてして用いた新たな合成ルートを検討している。課題採択ならびに研究開始時期が2020年度下期だったこともあり、pHPcagedGTPの入手には至っていない。 ② NPEcaged-GTP型H-Rasの光照射HSQC_NMR測定とアミノ酸残基ごとのkinetics解析により、GTPの加水分解反応(GDP生成反応)において、2つのSwitch領域の構造変化に先駆けて、当該領域に隣接するα3ヘリックスとP-loopの構造変化が起こることが確認できた。また、GTPの加水分解過程においてRasはState 1構造を経由した後GDP型になることが明らかになった。 ③ GTP加水分解反応に際してState 2構造を経由するかどうかについては、構造変化の速度が溶液中と比較して緩やかになることが予想される、NPEcagedGTP型H-Ras微結晶を用いた光照射・固体31P_ NMR測定が必要と考えらえたため、当該測定を実施したこところ、cage離脱後State 1からState 2を経てGDP型への構造変化を示唆する実験データが得られた。 以上の研究成果を2020.12の第43回日本分子生物学会にて発表した(Saeki et al.)。
- 国立研究開発法人日本医療研究開発機構, 橋渡し研究戦略的推進プログラム「異分野融合型研究の推進による自立循環型新規医療創出基盤の確立」, 神戸大学, 2020年04月 - 2022年03月新規Rasシグナル伝達阻害剤創出を目指した研究
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 神戸大学, 2019年04月 - 2022年03月がん治療薬の設計基盤となるSACLAによるRasの原子スケール動的構造解析低分子量G蛋白質RasはGTP結合型(活性型)とGDP結合型(不活性型)を行き来しながら細胞内シグナル伝達を制御する。Rasは医薬品開発の恰好のターゲットであるが医薬品開発成功例が極めて少ない。その原因の一つとして、RasのGTP加水分解機能に関連する薬剤結合領域の構造ダイナミックスが挙げられる。本研究では、Rasの基質として光制御可能なGTPアナログを用いてSACLA/Spring-8/NMRによる時分割構造解析を行った。その結果、これまで未解明であった天然型GTP結合型RasからGDP型に至る原子スケールでの分子動画の一部撮影に成功し、新たな創薬領域を開拓する可能性が示唆された。
- 国立研究開発法人 日本医療研究開発機構, AMED創薬支援ネットワーク委託実験調査(標的検証・後期), 神戸大学, 2019年12月 - 2021年03月, 研究代表者新規PPI阻害作用機構に基づく抗がん剤の探索競争的資金
- 公益財団法人ひょうご科学技術協会, 平成31年度学術研究助成, 2019年04月 - 2020年03月, 研究代表者抗がん剤の設計基盤となるX線自由電子レーザーによるRasの時分割構造解析競争的資金
- 国立研究開発法人 日本医療研究開発機構, AMED創薬支援ネットワーク委託実験調査, 2014年07月 - 2019年03月, 研究代表者Ras/Rafシグナル伝達を阻害する新規抗がん剤の研究競争的資金
- 神戸大学医学部第二内科同門会, 神戸大学医学部第二内科同門会助成金, 2018年04月 - 2018年12月, 研究代表者がん転移治療抗体薬開発のためのインテグリンα10の立体構造解析競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(B), 2014年04月 - 2017年03月競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(B), 2014年04月 - 2017年03月, 研究代表者競争的資金
- 厚生労働科研研究費補助金, 2011年04月 - 2016年03月rasがん遺伝子産物の新規立体構造情報に基づくがん分子標的治療薬の開発競争的資金
- 高松宮妃癌研究基金研究助成金, 2014年04月 - 2015年03月, 研究代表者新規Ras機能阻害物質Kobe0065ファミリー化合物のがん転移抑制メカニズムの解析競争的資金
- 公益財団法人ひょうご科学技術協会, 学術研究助成金, 2013年04月 - 2014年03月, 研究代表者rasがん遺伝子産物の立体構造情報を基盤としたがん分子標的治療薬の理論設計競争的資金
- 学術研究助成基金助成金/基盤研究(C), 2011年04月 - 2014年03月, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(B), 2011年競争的資金
- 研究成果最適展開支援プログラム フィージビリティスタディステージ 探索タイプ 拠点型, 2011年, 研究代表者A-STEP「Ras/Rafシグナル伝達を阻害する新規抗がん剤の開発」競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(C), 2008年04月 - 2010年03月, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金/特定領域研究, 2008年04月 - 2010年03月, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金/特定領域研究, 2006年04月 - 2008年03月, 研究代表者競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(B), 2008年競争的資金
- 科学研究費補助金/若手研究(B), 2004年04月 - 2006年03月, 研究代表者Ras/Rap結合(RA)ドメインによるGTP結合蛋白質認識機構の解明競争的資金
- 科学研究費補助金/基盤研究(B), 2005年競争的資金
- 科学研究費補助金/特定領域研究, 2005年競争的資金
- 科学研究費補助金/若手研究(B), 2002年04月 - 2004年03月, 研究代表者競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 神戸大学, 2003年 - 2004年新しいホスホリパーゼC分子種PLCεの活性制御機構と生体内機能の解析1 ホスホリパーゼCε(PLCε)遺伝子ノックアウトマウスを作製し、半月弁(大動脈弁と肺動脈弁)における顕著な逆流と軽度の狭窄による容量付加に起因する心室拡張という表現型を見いだした。この病因である先天性半月弁形成異常の発生機構を解析した。胎児発生過程の組織学的解析により、ノックアウトマウスの半月弁に見られる弁葉の肥厚と形態異常は、半月弁形成後期のリモデリング期における細胞増殖の亢進によると結論した。上皮増殖因子(EGF)受容体の活性低下変異マウスやヘパリン結合性EGFノックアウトマウスの表現型との類似性から、PLCεがEGF受容体下流でRasのエフェクターとして半月弁細胞の増殖抑制に関わると推測した。実際、半月弁細胞の増殖を誘導する骨形成因子受容体下流のシグナル分子Smad1/5/8の燐酸化がノックアウトマウスでは亢進しており、この結果は上記仮説を支持した。 2 DMBAをイニシエータ、ホルボールエステルTPAをプロモータとする二段階皮膚化学発癌系を用い、PLCεがras癌遺伝子依存性の良性腫瘍の発生とその悪性化に重要な役割を持つことを示した。これを多数のPLCεノックアウトマウスを用いて完全に証明すると共に、PLCεの作用機構を解析した。ノックアウトマウスでは、TPA刺激により誘発される皮膚基底層細胞の増殖と上皮の肥厚が野生マウスに比べて著明に抑制されていた。この結果は、PLCεがTPA下流のシグナル伝達に重要な役割を有することを示唆した。 3 モデル生物線虫においてPLCε遺伝子を破壊し、貯精嚢括約筋の収縮異常に起因する不妊の表現型を得た。 4 PLCγ結合部位欠損PDGF受容体を発現したBaF3細胞を用いて、PDGF依存性のPLCε活性化によるカルシウム濃度上昇を蛍光指示薬で測定する系を確立し、PHドメインとRAドメインの重要性を示した。
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 神戸大学, 2001年 - 2002年新しい哺乳動物ホスホリパーゼC分子種PLC-εの機能解析我々が発見した新しいクラスのホスホリパーゼC、PLCε、の活性調節機構を解明して低分子量G蛋白質RasとRap1の標的蛋白質である事を確立するとともにとその生体内機能の一環を解明した。PLCεのCDC25類似ドメインは、Rap1に対して特異的なグアニンヌクレオチド交換促進活性を持ち、Rap1依存性シグナルの自己増幅活性を有する。細胞の血小板増殖因子(PDGF)刺激に伴い、RasとRap1が活性化され、PLCεはRasとの結合を介して細胞膜において即時性の、Rap1との結合を介してゴルジ装置において持続性の二相性の活性化を受ける。CDC25類似ドメインがRap1による持続的活性化に必要であった。Ras/Rap1によるPLCεの活性化は、BaF3細胞に対して増殖促進効果と細胞増殖因子飢餓により誘導されるアポトーシスの抑制効果を示した。マウスでの発現パターンの解析から、PLCεが胎生期に神経幹細胞の神経細胞系列への分化に際して強く発現誘導されることと、成体では心臓に良く発現されていることがわかり、PLCεが神経細胞の発生・分化や心臓機能調節に関与する事が示唆された。実際、遺伝子ターゲッティングによりPLCε遺伝子ノックアウトマウスを作製したところ、生後4週令の早期から心臓の拡大と心不全マーカーの過剰発現の表現型が検出された。この結果より、PLCεは、心筋肥大における主要な細胞内情報伝達系であるカルシウム-カルシニューリン-NFAT経路とRas経路を繋ぐ働きを有すると推論した。 また、線虫においても、PLCε遺伝子欠損株を得て、貯精嚢収縮不全による卵の子宮への移行障害に起因すると思われる不妊表現型を認めた。これは、貯精嚢の入口と出口の括約筋の拡張障害に起因すると結論された。哺乳働物と線虫の表現型が筋肉の律動的収縮の異常という点で類似しているのは、興味深い。
- RasRaf結合阻害化合物特願2021-125013, 2021年07月30日, 国立大学法人神戸大学、国立研究開発法人理化学研究所、公益財団法人高輝度光科学研究センター特許権
- Ras機能阻害作用を有するチオキソチアゾリジン誘導体特願2013-514037, 2012年05月09日, 大学長, 特許6014816, 2016年10月07日特許権
- Ras機能阻害作用を有するチオキソチアゾリジン誘導体(アメリカ)14/116152, 2012年05月09日, 大学長, US9056862, 2015年06月16日特許権
- Ras機能阻害作用を有するチオキソチアゾリジン誘導体特願WO 2012/153775 A1, 2011年05月10日, 特許WO 2012/153775 A1特許権
- Ras 機能阻害剤のスクリーニング方法特願WO/2012/108297 A1, 2011年02月07日, 特許WO/2012/108297 A1特許権
- Ras部分ポリペプチド含有水溶液及びRas機能阻害剤のスクリーニング方法特願WO2012108297A1, 2011年02月07日, 特許WO2012108297A1特許権
研究シーズ
■ 研究シーズ- 光応答性低分子量G蛋白質のシグナル伝達過程の時分割構造解析シーズカテゴリ:ライフサイエンス研究キーワード:高速分子動画, SACLA, SPring-8, 時分割構造解析, がんシグナル伝達研究の背景と目的:酵素触媒反応の中には、生命維持や疾患発症などに関与する重要な細胞内シグナル伝達分子が制御するものが多いことが知られています。したがって、その可視化は、生命現象や疾患発症メカニズムをこれまでにない高い精度で解明し、その理解を深めるとともに、生命現象の根源を可視化する新たな分子生物学ツールの開発、革新的な医薬品開発にも繋がる可能性を秘めています。研究内容:時分割XFEL/SPring-8/ NMR測定、分子生物学的手法を駆使した網羅的解析を通じて、光制御下でのがん遺伝子産物Rasの酵素触媒反応を分子動画作製により可視化するとともに、Rasの生細胞内機能に係る構造ダイナミクスを解析します。高精度の分子動画を作成して構造ダイナミクスを補足するためには、量子収率が高いツール基質を使用した時分割構造解析が必要となります。また、光制御により「定常的」に異なる構造状態の観察を可能にするRas蛋白質(酵素)側の構造設計も行う必要があります。本研究では、これら新たな光制御法によるRasの酵素触媒反応に基軸を置いた分子動画の作製を通じて、がん化シグナル伝達機構を原子スケールで可視化・解明します。期待される効果や応用分野:得られた研究成果は、分子標的がん治療薬の開発成功例が極めて少ないRasがん遺伝子産物の特異的阻害剤の開発を可能にする創薬基盤情報となります。また、新たな分子生物学ツールの開発にも繋がる可能性があります。関係する業績:○特許登録番号US9056862 (2016) ○Matsumoto et al. Biochem Biophys Res Commun. 565: 85-90 (2021) ○Matsumoto et al. Sci Rep. 6:25931. (2016) ○Shima et al. Proc Natl Acad Sci U S A.110(20): 8182-8187 (2013)