薬品物理化学研究室

ヒトのような真核生物において、遺伝情報を基にタンパク質が合成される過程を翻訳といいます。翻訳開始因子4E(eIF4E)は、mRNAのキャップ(m7G)構造に特異的に結合し、他の因子であるeIF4G、eIF4AやeIF4Bなどと共に翻訳反応の開始に非常に重要な役割を果たしています。eIF4Eの働きは、通常4E結合タンパク質(4EBP)がeIF4Eに結合することにより制御を受けております、当研究室では、eIF4Eと4EBPペプチドとの複合体の結晶構造解析に成功するなど、eIF4Eを中心とした翻訳開始反応機構と、4EBPによる反応制御機構についてX線結晶構造解析などの手法を用いて原子レベルでの解明をめざして研究を進めています。

微小管結合蛋白質の一つであるタウは、過剰なリン酸化により自己重合を起こし、不溶性の繊維状蓄積物を形成します。これは、アルツハイマー型認知症の病理学的所見の一つであることから、タウの異常重合と認知症発症との関連について大きな関心が持たれています。当研究室では、タウ分子に着目し、蛍光やCD等の分光学的解析、X線、NMR、分子動力学計算による立体構造解析や電子顕微鏡を用いて自己重合の解析を進めています。更に、これらの知見を基に認知症治療薬の開発を目指して、食物中から重合阻害物質の探索を行い、ある種のポリフェノールに非常に強い重合阻害作用を有することを突き止めました。

好熱性放線菌Streptomyces thermoviolaceus OPC-520株由来遺伝子中には、キシロオリゴ糖の輸送および分解に関与するbxl遺伝子群が存在します。その遺伝子産物としては、糖結合タンパク質であるBxlE、膜タンパク質であるBxlFおよびBxlG、そしてβ-xylosidaseであるBxlAがあります。自然界において、セルロースに次いで再生利用可能な資源として多く存在するキシランは、酵素によってキシロオリゴ糖に分解された後、BxlEと結合し、BxlF/BxlG複合体に受け渡されて細胞内に運ばれ、BxlAによってxyloseにまで加水分解されると考えられています。本研究は、上記放線菌由来Bxlタンパク質群の立体構造を明らかにし、キシロオリゴ糖の細胞内輸送機構を原子レベルで明らかにすることを目的としています。

生体反応の維持に不可欠な酵素は、その機能の異常亢進によって重篤な疾病を引き起こします。それゆえ、標的酵素に選択特異的な低分子阻害剤を開発することは、その疾病治療に重要です。研究室ではトリプシンを始めとするセリンプロテーアーゼ、パパインやカテプシンなどのセリンプロテアーゼに対する阻害剤を分子設計しています。これまでにカテプシンＢの立体構造の解析から、その基質結合ポケットの特異性を明らかにして、それにジャストフィットする阻害分子を設計し、その結果として、選択特異的な阻害剤としてCA074(IC50=2nM)の開発に成功しています。このように、種々の構造生物学的、構造化学的手法を駆使して、生体内で重要な役割を果たしている酵素構造を明らかにし、それに特異的な阻害分子の開発に取り組んでいます。

1. Biochemical and Biophysical Research Communications. 585, 36-41 (2021)
2. FEBS Letters 594, 2140-2149 (2020)
3. J. Biochem. 161(6), 493-501(2017)
4. Biopolymers 102, 288-295 (2014)
5. Biochem. J. 441, 237-245 (2012)
6. J. Pep. Sci. 17, 650-657 (2011)
7. J. Biochem. 147, 405-414 (2010)
8. Acta Cryst. F63, 56-562 (2007)
9. J. Mol. Biol. 362, 979-993 (2006)

1.  . Md.Rokon Ul Karim,Keisuke Fukaya, Yasuko In, Amit Raj Sharma, Enjuro Harunari, Naoya Oku, Daisuke Urabe, Agus Trianto, and Yasuhiro Igarashi: Marinoquinolones and Marinobactoic Acid Antimicrobial and Cytotoxic ortho-Dialkylbenzene-Class Metabolites Produced by a Marine Obligate Gammaproteobacterium of the Genus Marinobacterium.,Journal of Natural Products,85(7):1763-1770,2022
2. Zhiwei Zhang, Yasuko In, Keisuke Fukaya, Taehui Yang, Enjuro Harunari, Daisuke Urabe, Chiaki Imada, Naoya Oku, and Yasuhiro Igarashi: Kumemicinones A−G, Cytotoxic Angucyclinones from a Deep Sea- Derived Actinomycete of the Genus Actinomadura., Journal of Natural Products,85(4):1098-1108,2022

1. Tsuchida T, Susa K, Kibiki T, Tsuchiya T, Miyamoto K, In Y, Minoura K, Taniguchi T, Ishida T, Tomoo K: Structural study of the recognition mechanism of tau antibody Tau2r3 with the key sequence (VQIINK) in tau aggregation., Biochemical and Biophysical Research Communications,585:36-41,2021
2. Md. Rokon Ul Karim, In Y, Zhou T, Harunari E, Oku N, Igarashi Y: Nyuzenamides A and B: Bicyclic Peptides with Antifungal and Cytotoxic Activity from a Marine-Derived Streptomyces sp., Organic Letters,23 (6),2109-2113, 2021

1. Tsuchida T, Susa K, Kibiki T, Tsuchiya T, Miyamoto K, In Y, Minoura K, Taniguchi T, Ishida T, Tomoo K: Crystal structure of the human tau PHF core domain VQIINK complexed with the Fab domain of monoclonal antibody Tau2r3.,FEBS Letters,594 (13),2140-2149,2020

1. Kikuchi T, Isobe M, Uno S, In Y, Zhang Jie, Yamada T: Strophasterols E and F: Rearranged ergostane-type sterols from Pleurotus eryngii., Bioorganic Chemistry 89, 103011,2019
2. Koseki D, Aoto E, Shoji T, Watanabe K, In Y, Kita Y, Dohi T: Efficient N-arylation of azole compounds utilizing selective aryl-transfer TMP-iodonium(III) reagents., Tetrahedron Letters 60(18), 1281-1286, 2019
3. China H, Koseki D, Samura K, Kikushima K, In Y, Dohi T: Dataset on synthesis and crystallographic structure of phenyl(TMP)iodonium(III) acetate., Data in brief 25, 104063, 2019
4. Komeda S, In Y, Tomoo K, Minoura K, Sato T, Reedijk J, Ishida T, Chikuma M: Associative intraligand substitution of anticancer azolato-bridged compounds without a square-pyramidal intermediate: Formation of a unique tetranuclear, μ3-1,2,3-triazolato-N1,N2,N3-bridged Pt(II) compound., Inorganica Chimica Acta 495, 118999, 2019

1. Uchiyama H, Srivastava A, Fujimori M, Tomoo K, Nakanishi A, Tandia M, Kadota K, Tozuka Y: Investigation of Physiological Properties of Transglycosylated Stevia with Cationic Surfactant and Its Application To Enhance the Solubility of Rebamipide., Journal of Physical Chemistry B , 122(43), 10051-10061, 2018
2. Okitsu T, Nakahigashi H, Sugihara R, Fukuda I, Tsuji S, In Y, Wada A: Silyl Group-Directed 6-exo-dig Iodocyclization of Homopropargylic Carbamates and Amides., Chemistry - A European Journal , 24(70), 18638-18642, 2018
3. Sasayama A, Akita K, Oya H, Kikuchi T, In Y, Fujitake M, Yamada T, Tanaka R: Guianofruits A and B from the Fruit Oil of Andiroba (Carapa guianensis, Meliaceae) and Their Effects on LPS- Activated NO Production., Chemistry Select , 3(22), 6056-6060, 2018

1. Tomoo K, Miki Y, Morioka H, Seike K, Ishida T, Ikenishi S, Miyamoto K, Tsujibo H, Hasegawa T, Yamano A: Crystal structure of the solute-binding protein BxlE from Streptomyces thermoviolaceus OPC-520 complexed with xylobiose., Journal of biochemistry, 161(6), 493-501, 2017
2. Igarashi Y, Matsuoka N, In Y, Kataura T, Tashiro E, Saiki I, Sudoh Yuri, Duangmal K: Nonthmicin, a Polyether Polyketide Bearing a Halogen-Modified Tetronate with Neuroprotective and Antiinvasive Activity from Actinomadura sp., Organic Letters, 19(6), 1406-1409, 2017
3. Higuchi K, Tani Y, In Y, Yamada T, Kikuchi T, Muraoka O, Tanaka N, Tanaka R: Guianolactones A and B, Two Rearranged Pentacyclic Limonoids from the Seeds of Carapa guianensis., Chemistry, an Asian journal, 12(23):3000-3004, 2017
4. Kikuchi T, Horii Y, Maekawa Y, Masumoto Y, In Y, Tomoo K, Sato H, Yamano A, Yamada T, Tanaka Reiko: Pleurocins A and B: Unusual 11(9 → 7)-abeo-Ergostanes and Eringiacetal B: A 13,14-seco-13,14- Epoxyergostane from Fruiting Bodies of Pleurotus eryngii and Their Inhibitory Effects on Nitric Oxide Production., Journal of Organic Chemistry, 82(19), 10611-10616, 2017
5. 小島一晃, 濵武清範, 福井美礼, 美和孝之, 仲 忠士,松本弘誠, 小西史子, 中西 輝, 岩井真里絵, 奥村優介, 友尾幸司,千葉 渉：携帯型持続注入ポンプを用いた持続投与法における フルオロウラシル先発品・後発品の同等性の検証., 日本病院薬剤師会雑誌，53(4), 411-416, 2017

1. Kikuchi T, Maekawa Y, Tomio A, Masumoto Y, Yamamoto T, In Y, Yamada T, Tanaka R: Six new ergostane-type steroids from king trumpet mushroom (Pleurotus eryngii) and their inhibitory effects on nitric oxide production., Steroids, 115:9-17, 2016
2. Igarashi Y, Asano D, Sawamura M, In Y, Ishida T, Imoto M: Ulbactins F and G, polycyclic thiazoline derivatives with tumor cell migration inhibitory activity from Brevibacillus sp., Organic Letters, 18:1658-1661, 2016

1. Xie C, Soeda Y, Shinzaki Y, In Y, Tomoo K, Ihara Y, Miyasaka T: Identification of key amino acids responsible for the distinct aggregation properties of microtubule-associated protein 2 and tau., Journal of Neurochemistry, 135: 19-26, 2015
2. Miyano N, Igarashi T, Kawano H, Miyamoto K, Tsuchiya T, Tomoo K, Tsujibo H: Expression, purification, crystallization and X-ray crystallographic analysis of the periplasmic binding protein VatD from Vibrio vulnificus M2799., Acta Crystallographica, Section F: Structural Biology Communications, 71: 1078-1082, 2015
3. Kikuchi T, Masumoto Y, In Y, Tomoo K, Yamada T, Tanaka R: Eringiacetal A, 5,6-seco-(5S,6R,7R,9S)-5,6:5,7:6,9-triepoxyergosta-8(14),22-diene-3β,7β-diol, an unusual ergostane sterol from the fruiting bodies of Pleurotus eryngii., European Journal of Organic Chemistry,2015: 4645-4649, 2015
4. Inoue T, Matsui Y, Kikuchi T, Yamada T, In Y, Muraoka O, Sakai C, Ninomiya K, Morikawa T, Tanaka R: Carapanolides M-S from seeds of andiroba (Carapa guianensis, Meliaceae) and triglyceride metabolism- promoting activity in high glucose-pretreated HepG2 cells., Tetrahedron, 71: 2753-2760, 2015

1. Sogawa K, Minoura K, In Y, Ishida T, Taniguchi T, Tomoo K: CH-π interaction in VQIVYK sequence elucidated by NMR spectroscopy is essential for PHF formation of tau., Biopolymers, 102: 288-295, 2014
2. Inoue T, Matsui Y, Kikuchi T, In Y, Muraoka O, Yamada T, Tanaka R: Carapanolides C-I from the seeds of andiroba (Carapa guianensis, Meliaceae)., Fitoterapia, 96: 56-64, 2014

1. Sogawa K, Minoura K, In Y, Miyazaki A, Ishida T, Taniguchi T, Tomoo Koji: CH-π interaction between Ile308 and Tyr310 is essential for self-assembly of Tau protein., Peptide Science, 50th: 321-324, 2013
2. Fujioka S, Takeda M, Gohda S, Murashima T, In Y, Minoura K, Ishida T, Tsuda Y, Yamada T: Synthesis of homo-oligopeptides of α,α-dicyclopropylglycine (Dcp) by various coupling methods., Peptide Science, 50th: 127-130, 2013
3. Kim Y, In Y, Ishida T, Onaka H, Igarashi Y: Biosynthetic origin of alchivemycin A, a new polyketide from Streptomyces and absolute configuration of alchivemycin B., Organic Letters, 15: 3514-3517, 2013
4. Inoue T, Matsui Y, Kikuchi T, In Y, Yamada T, Muraoka O, Matsunaga S, Tanaka R: Guianolides A and B, new carbon skeletal limonoids from the seeds of Carapa guianensis., Organic Letters, 15: 3018-3021, 2013
5. Okitsu T, Yumitate S, Sato K, In Y, Wada A: Substituent Effect of Bis(pyridines)iodonium Complexes as Iodinating Reagents: Control of the Iodocyclization/Oxidation Process., Chemistry - A European Journal, 19: 4992-4996, 2013
6. Saeki D, Yamada T, In Y, Kajimoto T, Tanaka R, Iizuka Y, Nakane T, Takano A, Masuda K: Officinatrione: an unusual (17S)-17,18-seco-lupane skeleton, and four novel lupane-type triterpenoids from the roots of Taraxacum officinale., Tetrahedron, 69: 1583-1589, 2013

1. Sogawa K, Okuda R, In Y, Ishida T, Taniguchi T, Minoura K, Tomoo K: C-H ... π interplay between Ile308 and Tyr310 residues in the third repeat of microtubule binding domain is indispensable for self-assembly of three- and four-repeat tau., Journal of Biochemistry, 152: 221-229, 2012
2. In Y, Minoura K, Ishida T, Fujioka S, Takeda M, Murashima T, Yamada T: Synthesis and conformational analysis of Dcp-containing homo-oligopeptides., Peptide Science, 48th: 205-208, 2012
3. Sogawa K, Okuda R, Minoura K, In Y, Ishida T, Taniguchi T, Tomoo K: CH-π interaction between I308 and Y310 residues is required for self assembly of full length tau., Peptide Science, 48th: 165-168, 2012
4. Paku, K. Soon, Umenaga Y, Usui T, Fukuyo A, Mizuno A, In Y, Ishida T, Tomoo K: A conserved motif within the flexible C-terminus of the translational regulator 4E-BP is required for tight binding to the mRNA cap-binding protein eIF4E., Biochemical Journal, 441: 237-245, 2012