Dynamic chemical control of protein methylation

蛋白质甲基化的动态化学控制

• 批准号: 22H02214
• 负责人: 五月女 宜裕
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02214/
• 关键词: タンパク質メチル化; 酵素; ケミカルバイオロジー; 阻害剤; プロテオーム; プロテオーム解析; S-アデノシルメチオニン

合成化学とケミカルバイオロジーは、化学、生物学の一翼を担う研究分野であり、いずれにおいても化学反応が重要な役割を果たす。しかし、精製されたフラスコ反応に焦点をあてる化学と、混合物中における生命反応を対象とする生物学には未だ壁がある。本研究では、タンパク質メチル化反応を主題として「欲しい分子」を「本来あるべき場所」で「最小量つくる・検出する」ことを目指している。特に、デザインした独自の分子を用いて酵素反応をハイジャックすることで体の中に埋もれた未知のメチル化反応を炙り出し、さらには独自の阻害剤を開発することで制御することを目指している。これまでに我々は細胞抽出液に天然のメチル源ミミックであるProSeAM を作用させることで、約300のタンパク質基質を検出できることを示した。さらには酵素のKO細胞由来の細胞抽出液に対応するリコンビナント酵素とProSeAMを添加することで、より解像度高く欲しい修飾反応を探索する手法を確立している。本年度は本手法を用いて、METTL18が触媒するRPL3のヒスチジンタウ位 (3位) でのメチル化反応について論文を報告することができた。さらには、酵素複合系を用いてタンパク質修飾反応を促進できることも明らかとし、この手法を用いて新規メチル化反応の探索に応用することで重要な進展が得られた。 制御研究では、我々が独自に開発した低毒性型pan阻害剤を用いた共同研究において、MTaseが触媒するヒストンH3の9番目のリジン（H3K9）のトリメチル化 (H3K9me3) の動的変化を解析するために有用であることを示すことができた。

合成化学和化学生物学是化学和生物学的研究领域，化学反应在两者中都发挥着重要作用。然而，化学（专注于纯化烧瓶反应）和生物学（专注于混合物中的生物反应）之间仍然存在障碍。这项研究的重点是蛋白质甲基化反应，目的是在预期位置产生和检测最少量的所需分子。特别是，我们的目标是通过使用我们设计的独特分子劫持酶反应来发现隐藏在体内的未知甲基化反应，并通过开发独特的抑制剂来进一步控制它们。到目前为止，我们已经证明，用 ProSeAM（一种天然甲基源模拟物）处理细胞提取物可以检测到大约 300 种蛋白质底物。此外，通过将重组酶和ProSeAM添加到酶KO细胞的细胞提取物中，我们建立了一种以更高分辨率寻找所需修饰反应的方法。今年，我们利用该方法，报道了METTL18催化RPL3组氨酸tau位（3位）甲基化反应的论文。此外，还发现使用酶复合系统可以促进蛋白质修饰反应，并将该方法应用于寻找新的甲基化反应，取得了重要进展。 在一项对照研究中，我们将使用我们独立开发的低毒性泛抑制剂来分析 MTase 催化的组蛋白 H3 第 9 赖氨酸 (H3K9) (H3K9me3) 三甲基化的动态变化。有用于

项目成果

Visualization of the dynamic interaction between nucleosomal histone H3K9 tri-methylation and HP1α chromodomain in living cells

活细胞中核小体组蛋白 H3K9 三甲基化与 HP1α 染色结构域之间动态相互作用的可视化

• DOI: 10.1016/j.chembiol.2022.05.006
• 发表时间: 2022
• 期刊: Cell Chemical Biology
• 影响因子: 8.6
• 作者: Sasaki Kazuki;Suzuki Michihiro;Sonoda Takeshi;Schneider-Poetsch Tilman;Ito Akihiro;Takagi Motoki;Fujishiro Shinya;Sohtome Yoshihiro;Dodo Kosuke;Umehara Takashi;Aburatani Hiroyuki;Shin-ya Kazuo;Nakao Yoichi;Sodeoka Mikiko;Yoshida Minoru
• 通讯作者: Yoshida Minoru

メチル化基質探索のための人工的化学修飾の導入

引入人工化学修饰来寻找甲基化底物

• 发表时间: 2023
• 作者: Fangjie Lyu;Seongjin An;Yoshiaki Kobayashi;Kohei Nomura;Rintaro Baba;Naoko Abe;Haruka Hiraoka;Fumitaka Hashiya;Zhaoma Shu;Kumiko Ui-Tei;Yasuaki Kimura;Hiroshi Abe;五月女宜裕
• 通讯作者: 五月女宜裕

Origin of the Stereoselectivity in Ni(II)-Catalyzed Dynamic Diastereoconvergent (3 + 2) Cycloaddition of alpha-Ketoester Enolates

Ni(II) 催化的动态非对映会聚 (3 2) α-酮酯烯醇化物环加成反应中立体选择性的起源

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshihiro Sohtome;Mikiko Sodeoka
• 通讯作者: Mikiko Sodeoka

反応化学が切り拓く物質化学と生命化学の戦略的融合

反应化学开启材料化学与生命化学的战略融合

• 发表时间: 2022
• 作者: Nagano Norimichi;Ichihashi Yuki;Komatsu Toru;Matsuzaki Hiroyuki;Hata Keisuke;Watanabe Toshiaki;Misawa Yoshihiro;Suzuki Misa;Sakamoto Shingo;Kagami Yu;Kashiro Ayumi;Takeuchi Keiko;Kanemitsu Yukihide;Ochiai Hiroki;Watanabe Rikiya;Honda Kazufumi;Urano Yasute;松原 徳明・平岡 陽花・秤谷 隼世・Li Zhenmin Li・Lyu Fangjie・内田 智士・木村康明・阿部洋;五月女宜裕
• 通讯作者: 五月女宜裕

生細胞内のヒストンメチル化を追う －HP1αを用いたヒストンH3メチル化蛍光プローブの開発－

追踪活细胞中的组蛋白甲基化 - 使用 HP1α 开发组蛋白 H3 甲基化荧光探针 -