Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ペプチド / ケミカルバイオロジー / 翻訳 / 遺伝記号 / 特殊ペプチド / チオオキシカルボン酸カルボン酸 / tRNAアルシ化

ヘテロ２両体であるHIF（hypoxia inducible transcription factor）は、動物内の酸素ホメオスタシスを制御する中心的な役割を果たしている。ヒトでは、HIFの活性の制御はHIFαサブユニットに存在する２つのプロリン残基（P402 and P564）とアスパラギン残基（N803）がPHD（prolyl hydroxylase domain enzymes）およびFIH（factor inhibiting hypoxia inducible factor）と呼ばれる酵素群による水酸化反応によって制御されている。これらの酵素はいずれも2-oxoglutarate (2OG) dependent oxygenasesのスーパーファミリーに属する酵素である。本研究計画では、菅研究室が開発したRaPIDシステムを駆使して、これまでとは異なる作用機序をもつ化合物、すなわち2OGサイトに結合する化合物でなく、基質結合部位に作用し且つisoform選択性をもつ特殊環状ペプチドを発見することに挑んだ。本研究計画の最も特徴的な部分は、通常のランダム配列の環状ペプチドライブラリーを作製しPHDに結合する活性種を濃縮するだけでなく、それに並行してPHDの活性部位に存在する鉄イオンに結合することを想定したwarheadを含む人工アミノ酸を合成しペプチドライブラリー鎖に導入したことである。このwarheadアミノ酸は、α-aminosuberic hydroxamic acid（Ahx）を用いた。Ahx残基をランダム配列の中央位置に配置させた特殊環状ペプチドライブラリーを調製した。このライブラリーをmRNA上にdisplayし、PHDに対してセレクションを行った。また、並行して通常のランダム配列を有した特殊環状ペプチドライブラリーも用いてPHDに対するセレクションを行った。その結果、両方のライブラリーから、活性種の濃縮に成功し、現在その解析を進めているところである。

遺伝記号 / 特殊ペプチド / チオオキシカルボン酸 / tRNAアルシ化 / 遺伝暗号 / 翻訳 / tRNAアシル化

Joseph Rogers博士はJSPSフェローとして下記の研究を推進した。
①脱ユビキチン酵素USP15を選択的に阻害する特殊環状ペプチドの発見
②フォールダマーの翻訳合成技術の開発
③フォールダマーに結合する特殊ペプチドの発見
本概要では、限られたスペースを考慮して、①だけについて記載する。脱ユビキチン酵素USP15は、パピローマウィルスがヒト細胞に感染した際に、ウィルス由来のタンパク質がユビキチン化されプロテアゾームで分解されるのを避けるために活用する酵素であり、その阻害を達成すれば新たな抗ウィルス剤の開発につながることが期待されている。本研究では、パピローマウィルス研究の専門家である神戸大学勝二郁夫教授との共同研究を組み、USP15に対する特殊環状ペプチドのRaPIDセレクションを行い、その結合リガンドからアイソフォーム選択的な阻害剤の発見を目指した。Rogers博士はNメチルアミノ酸でリプログラミングされた遺伝暗号表を作製し、大環状Nメチル化ペプチドライブラリーをディスプレイすることで、USP15に結合するリガンドを６種類単離することに成功した。その中で最も単離効率の高かったペプチドについて、蛍光偏光解析で解離定数を決定したところ、34 nMという高い結合能力をもつペプチドであることがわかった。さらに、イスラエルのBrik教授との共同研究により、この結合活性がほぼ阻害活性と相同性があることが判明した。

ペプチド / ケミカルバイオロジー / キモカイン / トランスポーター / 遺伝記号 / 特殊ペプチド / tRNAアルシ化 / 翻訳 / アミノ酸 / リボソーム

CXCR7を標的とした特殊環状ペプチドの探索
CXCR7はGPCRファミリー膜タンパク質の一つであり、炎症誘導因子キモカインの一つであるCXCL12を受容タンパク質として知られている。また、この受容体はHIVに代表されるウィルス感染において重要な標的タンパク質としても知られている。Geielmann博士は、磁気ビーズに固定化したCXCR7に対し、特殊環状ペプチドライブラリーを用いたRaPIDセレクションを行い、結果として12種類の特殊ペプチドを発見した。これら個々の特殊環状ペプチドクローンをRaPIDディスプレイで評価したところ、いずれもバックグラウンド（ビーズ単独）の数千倍の結合能力を示し、定性的ではあるがCXCR7に対して結合できる特殊環状ペプチドが発見できた証拠を得た。そこでこれらを全て化学合成し、共同研究先に送付、現在さらなる結合評価と生理活性評価、ならびに共結晶化を進めている。
(2) hTOM40を標的とした特殊環状ペプチドの探索
Geielmann博士は、磁気ビーズに固定化したhTOM40に対し、特殊環状ペプチドライブラリーを用いたRaPIDセレクションを行い、結果として多種類の特殊ペプチドを発見した。これらのうち、８種類の特殊環状ペプチドを選び、個々の特殊環状ペプチドクローンをRaPIDディスプレイで評価したところ、いずれもバックグラウンド（ビーズ単独）に対し優位な結合能力を示し、定性的ではあるがhTOM40に対して結合できる特殊環状ペプチドが発見できた証拠を得た。そこでこれらの特殊環状ペプチドを化学合成し、それぞれの解離定数をSPR-Biacoreを用いて解析した。その結果、130 nM～1000 nMのレンジで結合することがわかった。残念ながら、それほど高い親和性をもっているとは言い難い特殊環状ペプチドではあるが、これはら全て共同研究先に送付、フリブルグ大Schneider研で生理活性評価、ならびにバーゼル大Hiller研で共結晶化を進めている。