記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

DOI： 10.1021/acs.jmedchem.3c00737

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

Detection of metabolic activity enables us to reveal the inherent metabolic state of cells and elucidate mechanisms underlying cellular homeostasis and growth. However, a fluorescence approach for the study of metabolic pathways is still largely unexplored. Herein, we have developed a new chemical probe for the fluorescence-based detection of fatty acid β-oxidation (FAO), a key process in lipid catabolism, in cells and tissues. This probe serves as a substrate of FAO and forms a reactive quinone methide (QM) as a result of metabolic reactions. The liberated QM is covalently captured by intracellular proteins, and subsequent bio-orthogonal ligation with a fluorophore enables fluorescence analysis. This reaction-based sensing allowed us to detect FAO activity in cells at a desired emission wavelength using diverse analytical techniques including fluorescence imaging, in-gel fluorescence activity-based protein profiling (ABPP), and fluorescence-activated cell sorting (FACS). The probe was able to detect changes in FAO activity induced by chemical modulators in cultured cells. The probe was further employed for fluorescence imaging of FAO in mouse liver tissues and revealed the metabolic heterogeneity of FAO activity in hepatocytes by the combination of FACS and gene expression analysis, highlighting the utility of our probe as a chemical tool for fatty acid metabolism research.

DOI： 10.1021/jacs.3c02043

開催年月日： 2024年3月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：日本大学理工学部　船橋キャンパス   国名：日本国  

タンパク質を低分子により化学的に修飾する手法は、標的タンパク質の機能化・機能制御が可能であり、タンパク質研究において広く利用されている。一方、タンパク質配列を化学的に切断して、その機能を制御する報告は限られている。最近当研究室では、システイン側鎖をS-ホルミル化することでタンパク質配列主鎖のペプチド結合切断が誘起される手法を見出した。本手法についてモデルペプチドを用いた配列選択性の検討を行い、Asp-Cys 配列およびAsn-Cys 配列を有する基質で切断反応が効率的に進行することを明らかにした。さらに、S-ホルミル化反応分子の反応性調節により標的タンパク質選択的な切断法に適用し、In Vitro での活性化を含む機能制御および細胞表層上でのアフィニティー化学切断への応用を行った。

開催年月日： 2023年5月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：大阪府豊中市 大阪大学会館   国名：日本国  

タンパク質を化学的に修飾する手法は、標的タンパク質の機能解析・機能制御を可能とするためケミカルバイオロジー・創薬を含む多くの研究分野に利用されている。一方で、タンパク質を化学的に切断する手法はこれまでに報告例がない。当研究室では、タンパク質配列の切断を誘起可能な新しい化学的手法の探索を行い、システイン（Cys）側鎖のチオール基に対して低分子によるCysホルミル化を行うことでタンパク質のアミド主鎖が効率的に切断される新しい手法を見出した。また、配列の切断に伴い蛍光が回復するモデルペプチドを用いてS-ホルミル化・切断反応の配列選択性を評価した。Asp-Cys配列およびAsn-Cys配列を有するペプチドでは、Cysホルミル化後のアミノ酸側鎖からの求核攻撃により迅速かつ完全に切断が進行することを明らかにした。さらに、構造最適化により反応性をチューニングしたCysホルミル化分子をタンパク質リガンドに導入したプローブ1を合成し、標的配列選択的なアフィニティー切断を行った。タンパク質-リガンド間相互作用時の近接効果によって切断部位のCysホルミル化が促進されることで、低濃度での効率的かつ部位選択的なタンパク質切断を達成した。また、切断配列を導入した膜受容体を細胞表層上に強制発現させ、親和性リガンド導入型のCysホルミル化プローブ2を利用した化学切断を行った。切断進行によって解離する部位にSPOTタグを導入しており、プローブ2処理後のウェスタンブロッティングによる抗体検出においてSPOTタグ抗体由来の定量値が有意に低下した。この結果から、細胞表層上においてもCysホルミル化による標的タンパク質の化学切断が機能することが確認できた。

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（公募）  

開催地：山梨県北杜市 Royal Hotel 八ヶ岳   国名：日本国