染色体选择的に化学修饰をする人工的な化学触媒システムを开发 ～が .pdf

染色体選択的に化学修飾をする人工的な化学触媒システムを開発 ～がん抑制遺伝子などの転写を促進する治療技術につながると期待～ １．発表者 ： 金井 求 （東京大学 大学院薬学系研究科 教授） 川島 茂裕（東京大学 大学院薬学系研究科 特任講師） 山次 健三（東京大学 大学院薬学系研究科 助教） ２．発表のポイント： ◆染色体構成タンパク質であるヒストンの化学修飾はがん抑制遺伝子などの遺伝子の転写促 進に重要な役割を担っている。 ◆ヒストンを選択的にアセチル化 （注１）する人工化学触媒 （注２）を開発した。 ◆生体機能の解明に有用な実験技術や疾患治療技術への応用が期待される。 ３．発表概要： 科学技術振興機構 （JST）戦略的創造研究推進事業において、東京大学大学院薬学系研究科 の金井 求 教授、川島 茂裕 特任講師、山次 健三 助教らのグループは、染色体に対してアセ チル化という化学修飾を選択的に行う人工化学触媒システム （SynCAc システム）を開発しま した。さらに、本触媒システムを用いてヌクレオソーム （染色体の最小単位）をアセチル化す ることにより、遺伝子の転写 （注３）を人工的に促進できる可能性が示唆されました。 ヌクレオソームは、ヒストンと呼ばれるタンパク質とDNA の複合体から構成されています。 ヒストンは生体内の酵素によって、アセチル化に代表される種々の化学修飾 （注４）を受けま す。これらの化学修飾は遺伝子の転写制御に深く関与しています。 本研究グループは、DNA を認識してヌクレオソームに結合する触媒とアセチル化剤 （注５） の組み合わせから成る人工化学触媒システムを開発することで、生体内の酵素を介さずにヒス トンを人工的にアセチル化修飾することに成功しました。さらに、この人工的な化学修飾がヌ クレオソームの性質を変化させ、遺伝子の転写を促進する可能性を見いだしました。また、人 工化学触媒システムを適切に変えることで、アセチル化に限らずマロニル化 （注６）反応も進 行できたことから、広く他の化学修飾への応用が示唆されました。 今後、この人工化学触媒システムは、生体内反応の機能を解明するのに有用な実験技術の開 発や、生体内酵素による触媒反応との代替により治療効果をもたらす“触媒医療”への応用が 期待されます。すなわち、新たな疾患治療ツールとして将来の医療の進歩に貢献することが期 待されます。 本研究成果は、2017 年 6 月 8 日 （米国東部時間の正午）にCell Press の「Chem」誌オン ライン速報版で公開されます。 本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。 JST 戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究 （ERATO） 研究プロジェクト ：「金井触媒分子生命プロジェクト」 研究総括 ：金井 求 （東京大学 大学院薬学系研究科 教授） 研究期間 ：平成23 年8 月～平成29 年3 月 上記研究課題では、複雑な構造を持つ医薬候補物質を短い工程で、かつ地球環境を汚染せず に合成できる汎用金属を用いた触媒の開発や、触媒自体が医薬となる人工触媒システムの開発 を通して、触媒化学から医薬への貢献を目指します。 ４．発表内容： ＜研究の背景と経緯＞ 生命の遺伝情報は細胞の核内に存在する染色体に記録されており、染色体の最小単位は、ヒ ストンと呼ばれるタンパク質とDNA の複合体（ヌクレオソーム）から構成されています。DNA に保存されているほとんどの遺伝情報は転写を経て最終的にタンパク質に変換されることで発 現しており、遺伝子の転写は生命現象において非常に重要な過程です。ヒストンは酵素によっ てさまざまな化学修飾を受けており、その修飾によって遺伝子の転写が促進されたり抑制され たりしています。 特に、ヒストンのアセチル化修飾は、がん抑制遺伝子などの遺伝子の転写を促進することが 知られており、ある種のがん細胞のヒストンはアセチル化が抑制され、がん抑制遺伝子の転写 も抑制された状態にあることが知られています。本研究グループでは、ヒストンの化学修飾反 応を促進する人工触媒を用いて、生体内の酵素を介さずにヒストンのアセチル化修飾をするこ とができれば、例えばがん細胞においてはがん抑制遺伝子を含む遺伝子の転写が活発になり、 抗がん活性が発現して疾患の治療につながると考えました。また、この技術はがんだけではな く多様な疾病の治療に発展することが期待