〔SUMMARY〕80MEDCHEM NEWS 34（2）80-87（2024）Keyword fluorogenic probes, enzymes, enzymomics, single-molecule analysis, liquid biopsy＊1 東京大学 大学院薬学系研究科 助教 ＊2 理化学研究所 開拓研究本部 主任研究員 ＊3 東京大学 大学院薬学系研究科 助教 ＊4 日本医科大学 大学院医学研究科 大学院教授 ＊5 コウソミル株式会社 CTO 小松徹Toru Komatsu＊1・渡邉力也Rikiya Watanabe＊2・水野忠快Tadahaya Mizuno＊3・本田一文Kazufumi Honda＊4・坂本眞伍Shingo Sakamoto＊5 生体内には数千種類を超える酵素が存在し、これらの活性異常が疾患と関わる例が数多く知られている。一方で、疾患と機能の関わりの理解が進んでいない酵素は数多く存在し、筆者らは、がんをはじめとする疾患における酵素活性の変化を網羅的に解析し、疾患と関わる活性異常を新たに見出すことを目指す「enzymomics（enzymeのomics）」研究を進めてきた。近年、翻訳後修飾、タンパク質間相互作用などによって多様な分子種を生成するタンパク質の解析において、個々の分子種「proteoform」の違いを区別して機能解析を行うことの重要性が示唆されているが、疾患と関わるproteoformレベルの機能異常を見出すことが可能な方法論として、1分子レベルのタンパク質機能解析を可能とする技術を用いて、疾患と関わる血中の酵素活性異常を見出すことを目指した研究についてご紹介させていただきたい。In living systems, there are more than 5,000 different enzymatic reactions, and understanding their alterations in diseases is a key to understand their underlying mechanisms and to develop novel therapeutic and diagnostic means. We have proposed the power of enzymomics （omics of enzyme） approaches to characterize connections between alteration of enzyme activities and diseases, and in this study, we have developed the methodology to analyze the activities of enzymes in blood at single-molecule level. Following the proof-of-concept study using phosphatases and ENPPs, we have extended the system to monitor various protease/peptidase activities at single-molecule by the fluorogenic probe library construction methodology based on synthesis based on affinity separation. The overall platform will lead to the establishment of liquid biopsy platform with the capacity of discriminating different proteoforms of enzymes in blood samples.が盛んに行われているが、遺伝子レベルの変化のみによってすべての疾患の成り立ちを説明することは難しい。これは、遺伝子レベルの変化の理解から細胞の機能の本質を担うタンパク質機能レベルの変化を説明することの困難さに起因するところが大きい1〜3）。タンパク質の機能は、遺伝子からの転写レベル、翻訳レベル、翻訳後レベルでさまざまな制御を受けて多様性を獲得しており、これらの多様な分子種をproteoformと定義すると、生体内には20,300種類前後の遺伝子から生じる数百万種類のproteoformが存在すると考えられている4）。セントラルドグマの上流にあたる核酸の解析においては、1分子レベルの核酸検出を基礎とした次世代シークエンサー技術が開発され、革新的な計測系の進歩が見られたが、セントラルドグマの下流に位置し表現型の変化に直結するタンパク質の機能レベルの解析においては、依然として106〜109分子（attomol-fmol）を集団として解析を行う方法論が主流であり、proteoformレベルのタン1.はじめに タンパク質の機能異常はしばしば疾患の成り立ちと深く関わり、現在開発されている薬の多くはタンパク質の機能レベルの制御によって効果を発揮する。このため、疾患と関わるタンパク質の機能異常を理解することは、疾患のメカニズムの理解や新たな薬の開発につながる有用な知見を与えることが期待される。現在、疾患のメカニズムの理解において遺伝子レベルの解析に基づく研究Research Associate, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of TokyoChief Scientist, Cluster for Pioneering Research, RIKENResearch Associate, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of TokyoChief Professor, Graduate School of Medicine, Nippon Medical SchoolCTO, Cosomil, Inc.Establishment of disease diagnosis platform based on the analysis of protein functions at single-molecule level1分子レベルのタンパク質機能検出による疾患診断技術の開発
元のページ ../index.html#24