タンパク質化学修飾に基づくサブタイプ選択的ＰＰＩアゴニストの創出

基于蛋白质化学修饰创建亚型选择性 PPI 激动剂

基本信息

批准号：
17J01991
负责人：
糠塚祐希
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ジャスモン酸応答は、植物ホルモン「ジャスモン酸イソロイシン（JA-Ile）」により引き起こされており、生長抑制や免疫応答など、食糧生産上からは“正”と“負”に相反する多様な活性が制御される。これはJA-Ile がCOI1 と互いに機能の異なる12 種類のJAZ という二種類のタンパク質間の相互作用（PPI）を、すべての組み合わせで誘導ことから説明されている。本研究では、COI1-JAZ 間のPPI が起こった時に、特定のJAZを化学修飾するラベル化剤を実現することで、JAZサブタイプ選択的なアゴニストの創出を目指した研究を展開した。反応性官能基を導入したリガンドを用いる受容体の標識化法開発に取り組んでいたが、努力にもかかわらずついに最後までこの戦略を成功させることは適わなかった。しかし、この戦略を別の目的に使用することで、植物ホルモン研究における画期的な技術の開発に繋がりうる戦略の端緒を得ることが出来た。申請者はCOI1-JAZ複合体の結晶構造とin silico計算によるホモロジーモデリングに基づき、JAZに対して反応性側鎖を有するシステインを導入したリコンビナントJAZタンパク質を設計した。また、同様にCOI1-JAZ間のタンパク質間相互作用を引き起こすリガンドであるコロナチンに対してシステイン選択席な反応性官能基を導入したラベル化剤を設計・合成した。設計したラベル化剤は、システインを導入していない野生型JAZに対してはアンタゴニスト活性を示すものの、システインを導入したJAZに対してはアゴニストとしてタンパク質間相互作用を引き起こすことがin vitroの検討から明らかになった。本知見は、植物ホルモン受容体のタンパク質間相互作用を選択的に制御する画期的な手法につながると期待できる。

茉莉酸反应是由植物激素“茉莉酸异亮氨酸（JA-Ile）”引起的，它从粮食生产的角度控制多种相互矛盾的“正”和“负”活动，如生长抑制和进行免疫反应。这是因为 JA-Ile 在所有组合中都会诱导两种类型的蛋白质 COI1 和 12 种具有相互不同功能的 JAZ 之间的相互作用 (PPI)。在这项研究中，我们的目的是通过创建一种标记剂来创建一种 JAZ 亚型选择性激动剂，当 COI1 和 JAZ 之间发生 PPI 时，该标记剂可以对特定的 JAZ 进行化学修饰。他一直致力于开发一种使用具有反应性官能团的配体来标记受体的方法，但尽管他付出了努力，但他未能成功完成这一策略。然而，通过重新利用这一策略，我们能够获得可能导致植物激素研究突破性技术发展的策略的开端。基于COI1-JAZ复合物的晶体结构和使用计算机计算的同源性建模，申请人设计了一种重组JAZ蛋白，其掺入半胱氨酸和JAZ反应性侧链。此外，我们设计并合成了一种带有半胱氨酸选择性反应官能团的标记剂，用于冠蛋白，冠蛋白是一种配体，可引起 COI1 和 JAZ 之间的蛋白质-蛋白质相互作用。体外研究表明，设计的标记剂对不含半胱氨酸的野生型 JAZ 表现出拮抗活性，但对含有半胱氨酸的 JAZ 具有激动剂作用，并引起蛋白质-蛋白质相互作用。这一发现有望带来一种选择性控制植物激素受体蛋白质-蛋白质相互作用的创新方法。