国際化学物理薬学分野

Interational Chemical and Physical PharmaScience

Welcome to Aso Laboratory



国際化学物理薬学分野 2021年6月〜。
  
  准教授 麻生真理子
   生体機能分子化学、蛋白質修飾、核酸関連分子化学
             

-Research Policy of  Laboratory-

Introduction of useful functions and artificial functions into biomolecules, such as nucleic acids,peptides, and proteins, provides new biomolecules, which find a wide range of applications;studying biomolecules,biomaterials, and therapeutics. In our group,several research projects ondevelopment of chemically modified biomoleculeswith useful functions are in progress.


私たちは、遺伝情報を担う核酸、生理活性や様々な役割を持つペプチドやたんぱく質など、重要な生体分子に新たな機能を導入した有用な生体分子を創り出すことを目指しています。機能を担う有機低分子の設計・合成および生体分子への導入を行い、得られる機能導入生体分子を用いて生体分子の働きを調べたり、病気の治療や病態の検出へと応用することを目指しています。


Keywords:Organic Synthesis, Protein modic\fication, Nucleic Acid Chemistry, Bioorganic Chemistry


Reserach Topics


1.機能性核酸分子の設計と合成


 遺伝情報を保持する生体分子である核酸は、たんぱく質や核酸を特異的に認識し、結合する能力を持っています。この核酸に化学反応性(o-ケトベンズアルデヒド誘導体)を付け加えた反応性核酸を設計・合成し、標的とする蛋白質の化学修飾を特異的に行います。例としては蛍光修飾および官能基導入したたんぱく質を得て、標的たんぱく質の構造、機能の理解、制御につなげる研究を行っています。

2. Biodrug創出を目指した生理活性たんぱく質の部位特異的化学修飾


安定化、標的化、活性の増強等をもたらすためのたんぱく質の化学修飾は生理活性たんぱく質の医薬化学的応用に有効な方法です。修飾されたたんぱく質が均一な活性を示すには位置やアミノ酸残基特異的化学修飾が重要となります。アミノ酸残基の中でもリシン残基はたんぱく質表面に多く存在しており、良い修飾部位となります。そこで、たんぱく質を特異的に認識する核酸分子にリジン残基を修飾する反応性を組み込み、たんぱく質の部位特異的化学修飾を行う研究を行っています。

(1) Design of nucleic acids with useful functions
(2) Site-specific proteinmodification for development of Biodrugs

We design and prepareartificial nucleic acids which modify proteins at specific lysine residue tointroduce usefulfunctions such as fluorescence, and to yieldprotein-conjugate. Obtained modified proteins can be useful forprotein-studiesand as biodrugs.



3.骨病変治療のための医薬分子の創製

 骨は体を支えるだけでなく、体の中で重要な様々な役割を担っています。骨に高い親和性を持つビスホスホネート誘導体を合成し、これを骨粗鬆症をはじめとする骨病変の治療に有効なたんぱく質や、診断に有効な高分子と結合させることで、骨病変に特異的に作用する医薬分子を創り出す研究を行っています。

                                              
(3) Development ofbone-targeting therapeutic molecules
 Bones provide structure for bodies andother important functions. Weworkon development of molecules withhigh bone affinity and its conjugation withtherapeutic proteins for treatment of bone diseases.




  共同研究者 阿部由紀子 先生(がんセンター勤務)
  連携研究者 田畑香織 先生(九州大学大学院システム創薬分野) 蛋白質研究    

【代表論文】

1. C. Gatanaga, B. Yang, Y.Inadomi, K. Usui, C. Ohta, K. Katayama, H. Suemune, M. Aso,

Site-specific turn-on fluorescent labeling of DNA-interacting protein using oligodeoxynucleotides that modify lysine toproduce 5,6-dimethoxy-3-methylene-isoindolin-1-one,

ACS Chem. Biol.8,2216-2221 (2016).

We have developed oligodeoxynucleotides (ODNs) that modify primary amines to produce 5,6-dimethoxy 3-methyleneisoindolin-1-one.Compared to the oxygen isosteric fluorophore, 4,5-dimethoxyphthalimide, this methyleneisoindolinone was more stable and exhibited an 85 nm blue-shifted fluorescent emission (lambda max at 425 nm) with an intensity comparable to that of the phthalimide. Reaction of the DNA-binding domain ofEscherichia coliDnaA protein with an ODN containing its binding sequence efficiently afforded a modified fluorescent protein at a specific lysine residue in the proximity of the ODN. A full-lengthDnaA protein was also successfully fluorescently labeled.These results demonstrate the potential utility of the ODNs developed in this study for the fluorescent labeling of DNA-interacting protein at the lysine residue of interest.

標的蛋白質に結合し、近接するリジン残基を新規蛍光基に変換する反応性を導入したオリゴデオキシヌクレオチドを合成した。新規蛍光基は安定性が高く、修飾蛋白質の解析も容易に進行した。この結果から本手法はDNAと相互作用するタンパク質の蛍光修飾に有用である可能性が示唆された。


2.B. Yang, A. Jinnouchi, K.Usui, T. Katayama, M. Fujii, H. Suemune, M. Aso,

Bioconjugation of oligodeoxynucleotidescarrying 1,4-dicarbonyl groups via reductive amination with lysine residues,

Bioconjugate Chem.26, 1830-1838 (2015)

Bioconjugation ofoligodeoxynucleotides (ODNs) containing 1,4-dicarbonyl groups was reported. Dicarbonyls, aldehyde and ketone at C1- and C4-positions of deoxyriboseallowed efficient reaction with amines. Reductive amination of 1,4-dicarbonyl-containing ODNs with a proximal amine on the complementary strand proceeded 10 times faster than the corresponding reaction of an ODN containing C1-mono aldehyde. Efficientreductive amination between the DNA-binding domain ofEscherichia coliDnaA protein and ODNs carrying 1,4-dicarbonyl groups in the DnaA-binding sequence proceeded at the lysine residue in proximity to the phosphate group atthe 5-position of 1,4-dicarbonyl groups, in contrast to unsuccessful conjugation with monoaldehyde ODNs, even though they have similar aldehydes.


C1アルデヒド-C4ケトンの1,4−ジカルボニル構造を糖部に持つDNA用いた還元的アミノ化によるバイオコンジュゲーション。近接するアミノ基との還元条件での反応は、C1モノアルデヒドを含むDNAに比べ10倍速く進行した。また大腸菌複製に関わる蛋白質中のリジン残基の修飾も効率よく進行した。この結果は1,4−ジカルボニル構造を持つDNAが還元的アミノ化によるバイココンジュゲーションに有用であることを示した。

3.K. Shimoda, T. Mitsuoka, K. Ueda, H. Suemune, G. Hirai, M. Aso, Synthesis of dendriticbisphosphonates as bone targetingligands,TetrahedronLett,59, 4528-4531 (2018).

4.M. Kurita, Y. Higuchi, JW Mirc, S. Matsumoto, K. Usui, H. Suemune, M. Aso,Synthesis and electron paramagnetic resonancestudies of oligodeoxynucleotidescontaining 2-N-tert-bututylaminoxyl-2’-deoxyadenosines,ChemBioChem.,17, 2346-2352(2016).

5.Y. S. Abe, S. Sasaki, The adduct formation between the thioguanine-polyamineligands and DNA with the AP site under UVAirradiated and non-irradiatedconditions,Bioorg. Med. Chem.,24, 910-914 (2019).


                                                                                大学院生募集
 興味のある方は、連絡をお待ちしています。

 連絡先

 福岡市東区馬出3−1−1 九州大学大学院薬学研究院 麻生真理子

 電話 092-642-6877



2022. 10
 高 国盛さんが修士1年に入学しました。

2022. 10
 薬学部卒業生 権藤さん、佐藤さんが訪問してくれました。

2022. 9
 劉 怡萱 さんが薬学修士になりました。

  平成4年度修士論文(Master Thesis)
  Development of turn-on fluorescentlabeling by converting lysine to stable new environmentsensitivefluorophores-Examination of structure, physicalproperty and reactivity correlation-

2022.7
 薬学部卒業生 原田さんが訪問してくれました。

2022.5
高 国盛さんが研究室に参加しました。

2022. 4
 王 奕淳さんが研究室に参加しました。

共同研究者 阿部由紀子先生(がんセンター勤務)
連携研究者 田畑香織先生(九州大学大学院)