Development of cell-penetrating E3 ligase ligand and its application to nanoparticle-based degraders.

细胞穿透性 E3 连接酶配体的开发及其在纳米颗粒降解剂中的应用。

• 批准号: 22K15257
• 负责人: 横尾 英知
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Health Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15257/
• 关键词: タンパク質分解剤; PROTAC; ユビキチンリガーゼ; ナノ粒子

タンパク質分解誘導剤PROTACやSNIPERは、標的タンパク質リガンドとユビキチンリガーゼ(E3)リガンドをリンカーを介して結合したキメラ分子であり、新たな創薬モダリティとして期待される。しかし、 細胞膜透過性が低いことが課題となる。細胞膜透過性の最適化には主にリンカー部位が修飾されるものの、標的タンパク質に応じて化合物毎に最適化する必要がある。また、リンカーを持たないPROTACが最も高い活性を示す場合があり、リンカー修飾が常に可能ではないことを見出している。残る修飾部位としてE3リガンドが挙げられるものの、PROTACに適用可能なE3が少ないため、構造や機能の多様性が十分とは言い難い。そこで本研究では、 PROTAC開発において共通性の高いE3リガンド部位に着目し、膜透過性を付与した細胞膜透過性E3リガンドを開発する。特に、本研究ではペプチド型のE3リガーゼリガンドに着目し、細胞膜透過性ペプチドとの組み合わせ等、相加的に機能を設計できる新規E3リガンドの開発を行った。今年度は、オリゴアルギニンを結合したE3リガーゼリガンドペプチドを設計、合成し、得られたペプチドの細胞膜透過性を検討した。その結果、基としたE3リガンドは細胞膜透過性が低い一方で、開発したE3リガンドペプチドはより高い膜透過性を示した。本研究により得られた知見はPROTACの開発に有用となりうる。

蛋白质降解诱导剂 PROTAC 和 SNIPER 是嵌合分子，通过连接体将靶蛋白配体和泛素连接酶 (E3) 配体结合在一起，有望成为新的药物发现模式。然而，细胞膜通透性低是一个问题。虽然连接位点主要是为了优化细胞膜通透性而进行修饰，但有必要根据目标蛋白来优化每种化合物。我们还发现，链接器修改并不总是可能的，因为没有链接器的 PROTAC 有时会表现出最高的活性。虽然剩余的修饰位点包括E3配体，但能够应用于PROTAC的E3却很少，因此还不能说结构和功能的多样性是足够的。因此，在本研究中，我们将重点关注PROTAC开发中高度常见的E3配体位点，并开发具有膜渗透性的细胞膜渗透性E3配体。特别是，这项研究重点关注肽型 E3 连接酶配体，并开发了新型 E3 配体，这些配体可以设计为具有附加功能，例如与细胞膜穿透肽结合。今年，我们设计并合成了与寡精氨酸结合的E3连接酶配体肽，并检测了所得肽的细胞膜通透性。结果，虽然基础E3配体的细胞膜渗透性较低，但开发的E3配体肽却表现出较高的膜渗透性。本研究的结果可能对 PROTAC 的开发有用。

项目成果

Investigating the cell permeability of proteolysis-targeting chimeras (PROTACs)

研究蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 的细胞通透性

• DOI: 10.1080/17460441.2023.2187047
• 发表时间: 2023
• 期刊: Expert Opinion on Drug Discovery
• 影响因子: 6.3
• 作者: Yokoo Hidetomo;Naito Mikihiko;Demizu Yosuke
• 通讯作者: Demizu Yosuke

膜透過性ペプチドを用いたsiRNAおよびmRNAの細胞内デリバリーキャリアの開発

使用膜渗透肽开发 siRNA 和 mRNA 的细胞内递送载体

• 发表时间: 2023
• 作者: Yokoo Hidetomo;Misawa Takashi;Kato Takuma;Tanaka Masakazu;Demizu Yosuke;Oba Makoto;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;横尾英知，内田智士，大庭誠
• 通讯作者: 横尾英知，内田智士，大庭誠

siRNAの細胞内デリバリーキャリアとなる両親媒性ヘリカルペプチドの開発

开发两亲性螺旋肽作为 siRNA 的细胞内递送载体

• 发表时间: 2022
• 作者: Yokoo Hidetomo;Misawa Takashi;Kato Takuma;Tanaka Masakazu;Demizu Yosuke;Oba Makoto;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，三澤隆史，加藤巧馬，田中正一，出水庸介，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠
• 通讯作者: 横尾英知，内田智士，大庭誠

ナノ粒子型タンパク質分解誘導剤の基盤となる核酸キャリアの開発

开发核酸载体作为纳米颗粒蛋白水解诱导剂的基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Yokoo Hidetomo;Misawa Takashi;Kato Takuma;Tanaka Masakazu;Demizu Yosuke;Oba Makoto;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，三澤隆史，加藤巧馬，田中正一，出水庸介，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，大庭誠
• 通讯作者: 横尾英知，大庭誠

Peptide and Protein Delivery, Chapter 13 Cell-Penetrating Peptides.Design, Development and Applications

肽和蛋白质递送，第 13 章细胞穿透肽。设计、开发和应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Yokoo Hidetomo;Misawa Takashi;Kato Takuma;Tanaka Masakazu;Demizu Yosuke;Oba Makoto;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;平野元春，横尾英知，大庭誠，三澤隆史，出水庸介;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，三澤隆史，加藤巧馬，田中正一，出水庸介，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，内田智士，大庭誠;横尾英知，大庭誠;大庭誠，渋谷美佳，山端優仁，横尾英知，内田智士，田中正一;H. Yokoo
• 通讯作者: H. Yokoo