コムギ無細胞系による構造解析に適した複合体タンパク質生産・調製技術と低分子抗体作製技術の創出
研究課題情報
- 課題管理番号
- 21am0101077j0005
- 統合プロジェクト(二期)
医薬品プロジェクト<第二期>
- 9つの連携分野プロジェクト
オールジャパンでの医薬品創出プロジェクト
- 事業名
創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業
- タグ(2021)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 体外診断薬
対象疾患: その他
疾患領域: 感染症 , がん
- タグ(2020)
研究の性格: 研究基盤及び創薬基盤の整備研究<創薬技術・ICT基盤・プラットフォーム関係含む>
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
- タグ(2019)
研究の性格: 研究基盤及び創薬基盤の整備研究<創薬技術・ICT基盤・プラットフォーム関係含む>
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
- タグ(2018)
研究の性格: 研究基盤及び創薬基盤の整備研究<創薬技術・ICT基盤・プラットフォーム関係含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
- タグ(2017)
研究の性格: 研究基盤及び創薬基盤の整備研究<創薬技術・ICT基盤・プラットフォーム関係含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 該当なし<対象とする疾患なし>
- 代表研究機関
- 国立大学法人愛媛大学
- 研究代表者
(2021) 澤崎達也, 国立大学法人愛媛大学, プロテオサイエンスセンター 教授
(2020) 澤崎達也, 国立大学法人愛媛大学, プロテオサイエンスセンター 教授
(2019) 澤崎達也, 国立大学法人愛媛大学, プロテオサイエンスセンター 教授
(2018) 澤崎達也, 国立大学法人愛媛大学, プロテオサイエンスセンター 教授
(2017) 澤崎達也, 国立大学法人愛媛大学, プロテオサイエンスセンター・教授
- 研究期間
- 2017年度 - 2021年度
- 課題への総配分額
- 143,509 千円
- 研究概要(2021)
- 国立大学法人愛媛大学の無細胞タンパク質合成技術、相互作用解析技術およびフカボディ技術、国立大学法人富山大学の抗体開発技術、国立大学法人東京大学の結晶構造解析技術を駆使して、複合体タンパク質および発現難創薬標的タンパク質の生産・精製・安定化・構造解析に関する支援と技術高度化を行う。
- 研究概要(2020)
- 国立大学法人愛媛大学の無細胞タンパク質合成技術、相互作用解析技術およびフカボディ技術、国立大学法人富山大学の抗体開発技術、国立大学法人東京大学の結晶構造解析技術を駆使して、複合体タンパク質および発現難創薬標的タンパク質の生産・精製・安定化・構造解析に関する支援と技術高度化を行う。
- 研究概要(2019)
- 国立大学法人愛媛大学の無細胞タンパク質合成技術、相互作用解析技術およびフカボディ技術、国立大学法人富山大学の抗体開発技術、国立大学法人東京大学の結晶構造解析技術を駆使して、複合体タンパク質および発現難創薬標的タンパク質の生産・精製・安定化・構造解析に関する支援と技術高度化を行う。
- 研究概要(2018)
- <支援>①コムギ無細胞タンパク質生産技術の活用による単体タンパク質生産支援 ②プロテインアレイを用いた相互作用タンパク質探索支援 ③複合体タンパク質の結晶化と構造解析支援 ④ISAAC法によるヒト、マウス、ウサギモノクローナル抗体およびFab化抗体作製支援 <高度化>⑤共発現による複合体タンパク質生産の高度化 ⑥新規タグを用いた複合体タンパク質精製の高度化 ⑦サメナノボディ作製の高度化 ⑧低分子抗体を用いた複合体タンパク質結晶化技術の高度化 ⑨Fab化抗体の高度化
- 研究概要(2017)
- <支援>1コムギ無細胞タンパク質生産技術の活用による単体タンパク質生産支援 2プロテインアレイを用いた相互作用タンパク質探索支援 3複合体タンパク質の結晶化と構造解析支援 4ISAAC法によるヒト、マウス、ウサギモノクローナル抗体およびFab化抗体作製支援 <高度化>5共発現による複合体タンパク質生産の高度化 6新規タグを用いた複合体タンパク質精製の高度化 7サメナノボディ作製の高度化 8低分子抗体を用いた複合体タンパク質結晶化技術の高度化 9Fab化抗体の高度化
研究成果情報
2021
2020
2019
2018
2017
成果の概要
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(支援)
2021年度は本プロジェクトが最終年度であることから、基本的にこれまでの支援を完了することを目標に進めた。その結果、事業終了までに28件の支援を完了することに成功した。具体的には、コムギ無細胞タンパク質合成系を用いた発現難タンパク質生産支援(2件)、プロテインアレイを用いた相互作用パートナー探索支援(1件)、PPIを指標とした薬剤探索HTS支援(2件)、抗体作製支援(18件)、低分子抗体生産支援(1件)、タンパク質結晶化・構造解析支援(4件)が支援完了となった。2課題(課題2669、2872)については抗体作製や薬剤探索を実施中であることからBINDS第二期で継続する。残りの課題については、本事業の終了とともに一旦支援終了とし、共同研究の継続あるいはBINDS第二期への再申請について、支援依頼者と改めて協議する。それぞれの支援課題は着実に成果をあげており、依頼された目標を達成することができた。また、企業への成果導出については、本年度も共同研究として継続して実施している。
(技術高度化)
細胞内のタンパク質の多くは、複合体を形成し機能しているため、複合体の生産および解析技術は、タンパク質の機能を再構成する上で非常に重要である。2021年度は、昨年度、細胞内や生体内での複合体解析技術として新たに創出した近位依存性ビオチン化酵素AirIDを用いて、サリドマイドやその誘導体を対象に、薬剤依存的な複合体形成を同定・解析技術開発に成功した。
新型コロナウイルス中和抗体作製支援の延長として、その抗体のエピトープを構造解析により決定した。そのために、本事業の高度化により実用化させた方法により中和抗体のFab化抗体を作製した。次に、SARS-CoV-2スパイクタンパク質との複合体を作製し、X線結晶構造解析によりその複合体の構造を決定した。得られた構造の精査によって、中和抗体のエピトープを決定した。また、愛媛産のサメ(エイラクブカ)を用いて作製するシングルドメイン抗体VNAR(フカボディ)の技術高度化に関しては、29尾のサメに対して6種類の抗原を免疫した。膜タンパク質に結合するVNARの取得を目指して開発を行い、CD16の細胞外領域に対してKD=5.0×10-10 Mと極めて強く結合するフカボディの取得に成功した。
2021年度は本プロジェクトが最終年度であることから、基本的にこれまでの支援を完了することを目標に進めた。その結果、事業終了までに28件の支援を完了することに成功した。具体的には、コムギ無細胞タンパク質合成系を用いた発現難タンパク質生産支援(2件)、プロテインアレイを用いた相互作用パートナー探索支援(1件)、PPIを指標とした薬剤探索HTS支援(2件)、抗体作製支援(18件)、低分子抗体生産支援(1件)、タンパク質結晶化・構造解析支援(4件)が支援完了となった。2課題(課題2669、2872)については抗体作製や薬剤探索を実施中であることからBINDS第二期で継続する。残りの課題については、本事業の終了とともに一旦支援終了とし、共同研究の継続あるいはBINDS第二期への再申請について、支援依頼者と改めて協議する。それぞれの支援課題は着実に成果をあげており、依頼された目標を達成することができた。また、企業への成果導出については、本年度も共同研究として継続して実施している。
(技術高度化)
細胞内のタンパク質の多くは、複合体を形成し機能しているため、複合体の生産および解析技術は、タンパク質の機能を再構成する上で非常に重要である。2021年度は、昨年度、細胞内や生体内での複合体解析技術として新たに創出した近位依存性ビオチン化酵素AirIDを用いて、サリドマイドやその誘導体を対象に、薬剤依存的な複合体形成を同定・解析技術開発に成功した。
新型コロナウイルス中和抗体作製支援の延長として、その抗体のエピトープを構造解析により決定した。そのために、本事業の高度化により実用化させた方法により中和抗体のFab化抗体を作製した。次に、SARS-CoV-2スパイクタンパク質との複合体を作製し、X線結晶構造解析によりその複合体の構造を決定した。得られた構造の精査によって、中和抗体のエピトープを決定した。また、愛媛産のサメ(エイラクブカ)を用いて作製するシングルドメイン抗体VNAR(フカボディ)の技術高度化に関しては、29尾のサメに対して6種類の抗原を免疫した。膜タンパク質に結合するVNARの取得を目指して開発を行い、CD16の細胞外領域に対してKD=5.0×10-10 Mと極めて強く結合するフカボディの取得に成功した。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Yamanaka S, Horiuchi Y, Matsuoka S, Kido K, Nishino K, Maeno M, Shibata N, Kosako H, Sawasaki T. A proximity biotinylation-based approach to identify protein-E3 ligase interactions induced by PROTACs and molecular glues. Nat Commun. 2022 Jan 10;13(1):183. doi: 10.1038/s41467-021-27818-z.
2. Shioya R, Yamada K, Kido K, Takahashi H, Nozawa A, Kosako H, Sawasaki T. A simple method for labeling proteins and antibodies with biotin using the proximity biotinylation enzyme TurboID. Biochem Biophys Res Commun. 2021 Dec 30;592:54-59. doi: 10.1016/j.bbrc.2021.12.109.
3. Shimizu K, Suzuki H, Uemura T, Nozawa A, Desaki Y, Hoshino R, Yoshida A, Abe H, Nishiyama M, Nishiyama C, Sawasaki T, Arimura GI. Immune gene activation by NPR and TGA transcriptional regulators in the model monocot Brachypodium distachyon. Plant J. 2022 Jan 21. doi: 10.1111/tpj.15681.
4. Morita M, Kanoi BN, Shinzawa N, Kubota R, Takeda H, Sawasaki T, Tsuboi T, Takashima E. AGIA Tag System for Ultrastructural Protein Localization Analysis in Blood-Stage Plasmodium falciparum. Front Cell Infect Microbiol. 2021 Dec 15;11:777291. doi: 10.3389/fcimb.2021.777291.
5. Takaoka Y, Suzuki K, Nozawa A, Takahashi H, Sawasaki T, Ueda M. Protein-protein interactions between jasmonate-related master regulator MYC and transcriptional mediator MED25 depend on a short binding domain. J Biol Chem. 2022 298(1):101504. doi: 10.1016/j.jbc.2021.101504.
6. Valea I, Motegi A, Kawamura N, Kawamoto K, Miyao A, Ozawa R, Takabayashi J, Gomi K, Nemoto K, Nozawa A, Sawasaki T, Shinya T, Galis I, Miyamoto K, Nojiri H, Okada K. The rice wound-inducible transcription factor RERJ1 sharing same signal transduction pathway with OsMYC2 is necessary for defense response to herbivory and bacterial blight. Plant Mol Biol. 2021 Sep 2. in press doi: 10.1007/s11103-021-01186-0.
7. Inagaki H, Miyamoto K, Ando N, Murakami K, Sugisawa K, Morita S, Yumoto E, Teruya M, Uchida K, Kato N, Kaji T, Takaoka Y, Hojo Y, Shinya T, Galis I, Nozawa A, Sawasaki T, Nojiri H, Ueda M, Okada K. Deciphering OPDA Signaling Components in the Momilactone-Producing Moss Calohypnum plumiforme. Front Plant Sci. 2021 May 31;12:688565. doi: 10.3389/fpls.2021.688565.
8. Sakakibara I, Yanagihara Y, Himori K, Yamada T, Sakai H, Sawada Y, Takahashi H, Saeki N, Hirakawa H, Yokoyama A, Fukada SI, Sawasaki T, Imai Y. yofiber androgen receptor increases muscle strength mediated by a skeletal muscle splicing variant of Mylk4. iScience. 2021 Mar 13;24(4):102303. doi: 10.1016/j.isci.2021.102303.
9. Segawa R, Takeda H, Yokoyama T, Ishida M, Miyata C, Saito T, Ishihara R, Nakagita T, Sasano Y, Kanoh N, Iwabuchi Y, Mizuguchi M, Hiratsuka M, Hirasawa N. A chalcone derivative suppresses TSLP induction in mice and human keratinocytes through binding to BET family proteins. Biochem Pharmacol. 2021, 194, 114819. doi: 10.1016/j.bcp.2021.114819.
10. Nishiyama K, Maekawa M, Nakagita T, Nakayama J, Kiyoi T, Chosei M, Murakami A, Kamei Y, Takeda H, Takada Y, Higashiyama S. CNKSR1 serves as a scaffold to activate an EGFR phosphatase via exclusive interaction with RhoB-GTP. Life Sci Alliance. 2021, 4, e202101095. doi: 10.26508/lsa.202101095.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. サリドマイドによる催奇形性の分子機構, 澤崎達也, 東京理科大学公開セミナー, 2021/7/13, 国内, オンライン
国内 /
2. コムギ無細胞タンパク質合成系を基盤としたヒトプロテインアレイ, 澤崎達也, MMDS主催講演会・討論会 「網羅的蛋白質合成システムと数理科学が拓く細胞内シグナル経路解明の新展開」, 2021/7/17, 国内, オンライン.
国内 / 口頭
3. ヘルスケアを支援する無細胞技術の紹介, 澤崎達也, えひめ医療機器開発支援ネットワーク勉強会, 2021/9/27, 国内, オンライン.
国内 /
4. In vitroおよび細胞レベルの2つの相互作用解析を基盤としたウイルスRNA受容体MDA5の新規結合タンパク質の網羅的同定, 高橋宏隆,坂口詩穏,林徳宙,入江崇,小迫英尊,澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
5. 直鎖状ポリユビキチン鎖デコーダーZnUBPのNF-kBシグナル制御機構の解明, 岩崎誠,長尾和哉,及川大輔,小迫英尊,徳永文稔,高橋宏隆,澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
6. mAbID and FabID: Antibody dependent proximity biotinylation technology using AirID for cell-surface protein-protein interactome analysis of membrane proteins, Kohdai Yamada, Ryohei Shioya, Soh Tokunaga, Fumiya Soga, Kohki Kido, Mika K Kaneko, Yukinari Kato, Tatsuya Sawasaki, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
7. タンパク質分解誘導分子探索・解析のためのDCAFプロテインアレイとAirID融合DCAFファミリー細胞ライブラリー, 庄屋祐希, 三輪和慶, 城戸康希, 山中聡士, 澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
8. 新規ビオチン化酵素AirIDを用いた細胞内分子のり型薬剤依存的な相互作用タンパク質を解析する技術の開発, 堀内雄斗, 山中聡士, 城戸康希, 西野耕平, 小迫英尊, 澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
9. 脱ユビキチン化酵素USP15を特異的に阻害する低分子化合物の開発, 檜垣佳奈, 山中聡士, 岩田和真, 佐藤裕介, 高谷大輔, 本間光貴, 徳永文稔, 高橋宏隆, 澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
10. 植物での解析に最適化された近位依存性ビオチン標識酵素の開発, 篠原颯太, 杉山修世, 小塚康平, 中野祥吾,伊藤創平, 森下了, 野澤彰, 澤崎達也, 第44回日本分子生物学会年会, 2021/12/1-3, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. タグ選択のポイント 無細胞合成系, 竹田浩之, スクリーニング学研究会 第18回チュートリアル,2021/12/22, 国内.
国内
2. 新規近位依存性ビオチン化酵素 AirID, 山中聡士, 澤崎達也, PIM2021技術講習会, 2021/11/17-19, 国内.
国内