血液脳関門におけるＰ－ｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎ輸送機能の病態変動制御機構

• Project/Area Number: 14J06383
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Medical pharmacy
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 星 裕太朗 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 血液脳関門 / P-glycoprotein / LC-MS/MS / リン酸化プロテオミクス / 定量標的絶対プロテオミクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、血液脳関門(BBB)におけるP-glycoprotein (P-gp)輸送機能の新規制御分子を網羅的プロテオミクスによって同定し、そのタンパク質のリン酸化修飾に伴うP-gpの輸送活性の変動の関係を明らかにすることを目的としている。昨年度までに、P-gpの輸送活性の主要な制御因子として酸化ストレス条件ではcaveolin-1 (Cav1)のリン酸化に伴うP-gpの内在化の関与をin vitro BBBモデル細胞を用いて明らかにした。そこで本年度は、Cav1のリン酸化シグナルのin vivoでの寄与を実証することを目的とした。
Cav1のリン酸化酵素として報告されているAbl kinase (Abl)及びSrc kinase (Src)の阻害剤としてimatinib及びPP2を用いてP-gp輸送活性の変動を解析した。P-gpの輸送活性はラットを用いたbrain perfusion法によって解析した。結果、P-gp基質であるquinidineの脳移行性はコントロールラットと比べて、H2O2投与ラットで17倍有意に増加した。一方、BBBの非透過マーカーであるraffinoseの脳移行性は有意に変動しなかったことから、H2O2はBBBの密着結合能を低下することなく、P-gpの輸送活性を低下したことが示唆された。さらに、imaitnibまたはPP2を投与したラットにおいては、H2O2によるquinidineの脳移行性の増加が抑制された。以上の結果から、ラットin vivo BBBにおいても酸化ストレス条件下ではAbl及びSrcによるCav1リン酸化を介してP-gpの輸送活性が低下することが示唆された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Actin filament-associated protein 1 (AFAP-1) is a key mediator in inflammatory signaling-induced rapid attenuation of intrinsic P-gp function in human brain capillary endothelial cells. (2017)
  • Author(s): Yutaro Hoshi, Yasuo Uchida, Masanori Tachikawa, Sumio Ohtsuki, Tetsuya Terasaki
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 247-262
  • DOI: 10.1111/jnc.13960
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Quantitative phosphoproteomics for the regulatory mechanism of blood-brain barrier P-glycoprotein: Oxidative stress-induced activation of Abl and Src kinases enhanced P-glycoprotein internalization. (2016)
  • Author(s): Yutaro Hoshi, Yasuo Uchida, Masanori Tachikawa, Sumio Ohtsuki, Tetsuya Terasaki
  • Organizer: 11th GPEN (The Globalization of Pharmaceutics Education Network)
  • Place of Presentation: Lawrence, Kansas, USA
  • Year and Date: 2016-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] リン酸化プロテオミクスに基づくAbl 及びSrc kinases によるP-glycoprotein の内在化制御機構の解明 (2016)
  • Author(s): 星 裕太朗、内田 康雄、立川 正憲、大槻 純男、寺崎 哲也
  • Organizer: 第11回トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 京都大学 宇治キャンパス きはだホール
  • Year and Date: 2016-07-02
• [Presentation] Quantitative blood-brain barrier phosphoproteomics: Src and Abl kinases mediated P-glycoprotein internalization is involved in attenuation of apparent efflux activity caused by oxidative stress (2016)
  • Author(s): Yutaro Hoshi, Yasuo Uchida, Masanori Tachikawa, Sumio Ohtsuki, Tetsuya Terasaki
  • Organizer: Barriers of the CNS Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: Colby Sawyer College, New London, USA
  • Year and Date: 2016-06-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Post-translational regulation of P-glycoprotein function at the blood-brain barrier involved in caveolin-1 tyrosine 14 phosphorylation. (2015)
  • Author(s): 星裕太朗、内田康雄、立川正憲、大槻純男、寺崎哲也
  • Organizer: 30th JSSX Annual Meeting
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2015-11-12
• [Presentation] 標的プロテオミクスに基づくタンパク質リン酸化修飾の定量的解析 (2015)
  • Author(s): 星裕太朗、内田康雄、立川正憲、大槻純男、寺崎哲也
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2015年会
  • Place of Presentation: くまもと森都心プラザ
  • Year and Date: 2015-07-23
  • Invited
• [Presentation] リン酸化定量プロテオミクスに基づく血液脳関門P-glycoproteinの輸送活性制御機構の解明 (2015)
  • Author(s): 星裕太朗、内田康雄、立川正憲、大槻純男、寺崎哲也
  • Organizer: 第10回トランスポーター研究会年会(JTRA2015)
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学薬学部
  • Year and Date: 2015-06-20
• [Presentation] Phosphorylation of actin filament-associated protein as a regulatory mechanism of intrinsic P-glycoprotein transport activity in human brain capillary endothelial cells: A study of LC-MS/MS based-comprehensive and comparative phospho-proteomics. (2014)
  • Author(s): Yutaro Hoshi, Yasuo Uchida, Masanori Tachikawa, Tetsuya Terasaki
  • Organizer: 19th North American ISSX/29th JSSX Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2014-10-19 – 2014-10-23