Research / Equipment
研究と設備
研究者紹介
薬剤学分野（医療・衛生薬学領域）
樋野 展正講師
人工的にデザインされたアミノ酸を組み込んでタンパク質に様々な機能を付与する技術を有しています。これを応用した独自の技術である細胞内光クロスリンク法は、生きた細胞内で実際に生じるタンパク質間相互作用を捉えることを可能にします。この手法を駆使することで、細胞への刺激がエピジェネティクスを調節する分子メカニズムや、がん細胞で異常をきたすタンパク質間相互作用ネットワークの解明を目指しています。
研究テーマ
生細胞内でのタンパク質への人工アミノ酸導入法の開発
自然界に存在するほぼ全ての生物は20種類の決まったアミノ酸を使ってタンパク質を合成しています。これは、遺伝子の塩基配列を蛋白質のアミノ酸配列に置き換える共通のルール（遺伝暗号）が用いられているからです。我々は遺伝暗号の一部を書き換えて21種類目のアミノ酸をコードさせることで、人工的にデザインしたアミノ酸を生細胞内で望みのタンパク質に導入する技術の開発を行なっています。
細胞内光クロスリンク法の開発と応用
哺乳類の細胞内には数万種類のタンパク質が発現していますが、これらは単独では機能せず、相互に作用して複雑なネットワークを形成しています。我々は、光クロスリンカーとして機能する人工アミノ酸を注目するタンパク質の望みの部位に導入し、細胞内で実際に相互作用するタンパク質を共有結合で捕捉する「細胞内光クロスリンク法」を開発しました。これを利用し、様々な生理現象や疾患に関わるタンパク質間相互作用を明らかにする研究を行っています。
がん変異により異常をきたすタンパク質間相互作用の同定
がん細胞において、変異した遺伝子から発現する異常なタンパク質の多くは、タンパク質間相互作用を介したシグナル伝達を撹乱し、細胞の増殖に有利に働きます。我々は、細胞内光クロスリンク法を応用することで、変異により異常をきたすタンパク質間相互作用を同定する新たな手法を確立しました。現在、がん増殖に寄与するシグナル伝達経路の解明や、新たな創薬標的の発見を目指して研究を進めています。
人工アミノ酸導入による高機能化タンパク質製剤の開発
現在、抗体をはじめとする様々なタンパク質が医薬品として用いられています。我々は、このようなタンパク質製剤に対して人工アミノ酸を導入し、標的結合性や血中安定性の向上などの高付加価値化を狙った研究を進めています。
代表的な業績
Sakamoto K., Chen L., Miyaoka T., Yamada M., Masutani T., Ishimoto K., Hino N., Nakagawa S., Asano S., Ago Y. “Generation of KS-133 as a Novel Bicyclic Peptide with a Potent and Selective VIPR2 Antagonist Activity that Counteracts Cognitive Decline in a Mouse Model of Psychiatric Disorders”Front Pharmacol. 12:751587 (2021).
Yanagisawa T.，Kuratani M.，Seki E，Hino N.，Sakamoto K.，and Yokoyama S. “Structural Basis for Genetic-Code Expansion with Bulky Lysine Derivatives by an Engineered Pyrrolysyl-tRNA Synthetase” Cell Chem. Biol. 26, 936-949 (2019).
Noguchi Y.T.，Nakamura M.，Hino N.，Nogami J.，Tsuji S.，Sato T.，Zhang L.，Tsujikawa K.，Tanaka T.，Izawa K.，Okada Y.，Doi T.，Kokubo H.，Harada A.，Uezumi A.，Gessler M.，Ohkawa Y.，Fukada S.I. “Cell-autonomous and redundant roles of Hey1 and HeyL in muscle stem cells: HeyL requires Hes1 to bind diverse DNA sites” Development 20, pii: dev163618 (2019)
Kita A.，Hino N.，Higashi S.，Hirota K.，Narumi R.，Adachi J.，Takafuji K.，Ishimoto K.，Okada Y.，Sakamoto K.，Tomonaga T.，Takashima S.，Mizuguchi H.，Doi T. “Adenovirus vector-based incorporation of a photo-cross-linkable amino acid into proteins in human primary cells and cancerous cell lines” Sci. Rep. 6, 36946 (2016).
Yanagisawa T.，Hino N.，Iraha F.，Mukai T.，Sakamoto K.，Yokoyama S. “Wide-range protein photo-crosslinking achieved by a genetically encoded Nε-(benzyloxycarbonyl)lysine derivative with a diazirinyl moiety” Mol. BioSyst. 8, 1131-1135 (2012).
Hino N.，Oyama M.，Sato A.，Mukai T.，Iraha F.，Hayashi A.，Kozuka-Hata H.，Yamamoyo T.，Yokoyama S.，Sakamoto K. “Genetic incorporation of a photo-crosslinkable amino acid reveals novel protein complexes with GRB2 in mammalian cells” J. Mol. Biol. 406, 343-353 (2011).
Tagami S.，Sekine S.，Kumarevel T.，Hino N.，Murayama Y.，Kamegamori S.，Yamamoto M.，Sakamoto K.，Yokoyama S. “Crystal structure of bacterial RNA polymerase bound with a transcription inhibitor protein” Nature 468, 978-982 (2010).
Hino N.，Hayashi，A.，Sakamoto，K.，and Yokoyama，S. “Site-specific incorporation of non-natural amino acids into proteins in mammalian cells with an expanded genetic code” Nat. Protocols 1, 2957-2962 (2006).
Hino N.，Okazaki Y.，Kobayashi T.，Hayashi，A.，Sakamoto，K.，and Yokoyama，S. “Protein photo-cross-linking in mammalian cells by site-specific incorporation of a photoreactive amino acid” Nat. Methods 2, 201-206 (2005).
樋野展正「生理的なタンパク質間相互作用の解析を可能にする細胞内光クロスリンク技術」薬学雑誌, 135, 1357-1363 (2015)
