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RESEARCH

Small molecule-protein interactions play important roles in modulating wide ranges of biological processes, such as cell growth/death, differentiation and development. Which cellular pathways do they affect? How do they work at the molecular level? What is the structural basis for their specific activity? How can we control them? Answers to these questions should lead to advances in our fundamental understanding of the biological properties of small molecules as well as in the drug development. In addition, they may contribute to the discovery of novel biological processes.

Our research group is interested in developing new chemical probes by organic synthesis to investigate the mechanism of action of glycosylated natural products and glycolipids with anticancer activity. A particular focus is on the design and synthesis of novel photoaffinity probes to directly capture and isolate small-molecule binding proteins by efficiently exploring minute components in the complex cellular context. Identification of small-molecule binding proteins represents the critical first step in understanding how a bioactive small molecule exerts its function. However, it has so far has been rather a slow and laborious trial and error process and is one of the outstanding problems in chemical biology. We aim to provide a general method to accelerate the discovery of cellular targets of small-molecules. 

Our current projects are organized around the following objectives.

低分子-タンパク質相互作用は、細胞の増殖・死滅、分化、発生などの幅広い生物学的プロセスを調節する上で重要な役割を果たしています。どのような細胞経路に影響を与えるのか?分子レベルではどのように機能しているのか?それらの特異的な活性の構造的基盤は何か?どのようにして制御することができるのか?これらの疑問に対する答えは、低分子の生物学的特性の基礎的理解の進展につながるだけでなく、医薬品開発の進展にもつながると考えられます。また、これらの研究は、新規な生物学的プロセスの発見にも貢献する可能性があります。

 私たちの研究グループでは、抗がん作用を有する糖鎖天然物や糖脂質の作用機序を調べるために、有機合成による新しい化学プローブの開発を行っています。特に、複雑な細胞内の微小成分を効率よく探索し、低分子結合タンパク質を直接捕捉・単離するための新規光親和性プローブの設計・合成に力を入れています。低分子結合タンパク質の同定は、生理活性低分子がどのように機能を発揮するかを理解する上で重要な第一歩となります。しかし、これまでは試行錯誤に時間と労力がかかり、ケミカルバイオロジーの課題の一つとされてきました。私たちは、低分子の細胞標的の発見を加速するための一般的な方法を提供することを目指しています。

現在のプロジェクトは、以下のような目的で構成されています。

1. Development of novel affinity labeling systems for selective detection and identification of small-molecule binding proteins.
標的タンパク質の効率的同定に向けた新規アフィニティーラベリングプローブの開発



2. Application of new chemical probes to elucidate the mechanisms of action of glycolipids and anticancer saponins.
化学プローブを用いた天然生物活性分子の作用機構解明






Sakurai Laboratory

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