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癌幹細胞性を担うPRDM14分子の蛋白質相互作用に基づく機能解明と抗腫瘍薬の開発

Research Project

Project/Area Number 16H04710
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Tumor therapeutics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

谷口 博昭  東京大学, 医科学研究所, 特任研究員 (90563289)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長門石 曉  東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (30550248)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Keywordsタンパク質 / 薬学 / 遺伝子 / トランスレーショナルリサーチ / 蛋白質 / 癌
Outline of Annual Research Achievements

PRDM14遺伝子産物は腫瘍に幹細胞性、薬剤耐性、遠隔転移等の形質を付与する。また、PRDM14遺伝子産物は胚性幹細胞や原子生殖細胞の一時期を除くと正常の組織には発現しない。そこで、PRDM14遺伝子産物と相互作用する蛋白質を見出し、最終的にそれらの相互作用を阻害することにより、副作用の少ない抗腫瘍効果を発揮する低分子化合物のスクリーニング系の樹立に繋げる。
PRDM14遺伝子産物と相互作用する蛋白質の候補が、初年度の免疫沈降法-LC/MS法の組み合わせにより得られていた。今年度は、蛋白質相互作用の検証を非細胞系の分子間相互作用解析システム Biacore、および、生細胞内での検証としてFRET法の変法であるNanoBRET 法によりPRDM14と相互作用するタンパク質の同定を行った。
乳癌細胞においてHalo-PRDM14を発現、プルダウンおよび質量分析により13の相互作用蛋白の候補を得ていた。さらにCo-IP法によって2つの候補GRP78およびHSP90aが相互作用の相手として確認された。
表面プラズモン共鳴法による分析(Biacore)により、これら2つのタンパク質がPRDM14と直接相互作用することが判明した。NanoBRETアッセイにより生細胞内でこれらの蛋白質がPRDM14遺伝子産物と実際に相互作用していることが判明した。さらに、PRDM14発現の抑制とHSP90阻害剤やGRP78阻害薬との併用で、がん幹細胞性と関連のあるCD24-CD44+細胞およびSide Population(SP)細胞の割合が阻害剤単独に比して有意に減少することが判明した。これらの結果によりHSP90, GRP78による腫瘍形質維持にPRDM14遺伝子産物が深くかかわることを示された。これらのNanoBRETアッセイ系をスクリーニング系に応用できる可能性を模索している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

PRDM14遺伝子産物と相互作用する蛋白質の候補が、初年度の免疫沈降法-LC/MS法の組み合わせにより得られていた。これらの候補の中で検証を進め、ポリコーム遺伝子産物とPRDM14遺伝子産物の結合、さらに、ヒートショックプロテインとPRDM14遺伝子産物の結合に関して、表面プラズモン共鳴法による分析(Biacore)による解析、NanoBRETアッセイによる生細胞内での相互作用の有無を確認し、ヒートショックプロテインに関しては、さらに結合に関する意義をがん幹細胞性の表現型を基に解析した。具体的には、乳癌細胞においてIP-LC/MS法により得られたPRDM14遺伝子産物と相互作用する蛋白質の候補をさらにCo-IP法によって絞り込み、PRDM14遺伝子産物と相互作用する蛋白質としてGRP78およびHSP90aを同定した。表面プラズモン共鳴法による分析(Biacore)により、これら2つのタンパク質がPRDM14と直接相互作用することが判明した。NanoBRETアッセイにより生細胞内でこれらの蛋白質がPRDM14遺伝子産物と実際に相互作用していることが判明した。さらに、PRDM14発現の抑制とHSP90阻害剤やGRP78阻害薬との併用で、がん幹細胞性と関連のあるCD24-CD44+細胞およびSide Population(SP)細胞の割合が阻害剤単独に比して有意に減少することが判明した。これらの結果によりHSP90a, GRP78による腫瘍形質維持にPRDM14遺伝子産物が深くかかわることを示された。それらの結果を論文報告している。また、プロテオアレイによるスクリーニング結果で得られた新規の相互作用蛋白の候補に対して、表面プラズモン共鳴法による分析(Biacore)による解析、NanoBRETアッセイにより生細胞内での相互作用の有無の検証を進めている。

Strategy for Future Research Activity

スクリーニング結果で得られた新規の相互作用蛋白の候補に対して、表面プラズモン共鳴法による分析(Biacore)による解析、NanoBRETアッセイにより生細胞内での相互作用の有無の検証をさらに進める。
また、すでに結果が得られている相互作用に関して、ハイスループットスクリーニング系(HTS)の樹立が可能か検証を行う。まずは、既存のHSP90阻害剤やGRP78阻害薬との評価はin vitroで実施しているが、相互作用に影響するものかどうか、(Biacore)による解析、NanoBRETアッセイで検証しコントロールとして使用できるか評価を加える。
上記の表面プラズモン共鳴法によるHTSはすでに取り組まれている報告があるため、生細胞でのNanoBRETアッセイによるHTSを検証する。現段階では非常に高価になること、また、低分子化合物を同時に多検体処理する方策が必要になることが反応系の体積を減じる等の工夫で検証を進める。
系が樹立した場合、試験的ではあるが化合物ライブラリーとの組み合わせで当該する蛋白質相互作用を阻害する活性を有する低分子化合物の候補を得る。その候補が得られた場合、in vitroでの効果、効果発現濃度等を検証した後、in vivoでの評価を目指す。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report

Research Products

(25 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article Presentation Book

  • [Journal Article] PRDM14 directly interacts with heat shock proteins HSP90α and GRP78.2018

    • Author(s)
      Moriya C, Taniguchi H, Nagatoishi S, Igarashi H, Tsumoto K, Imai K
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 109 Pages: 373-383

    • DOI
      10.1111/cas.13458
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhibition of PRDM14 expression in pancrcatic cancer suppresses cancer stem-like properties and liver mctastasis in mice.2017

    • Author(s)
      Moriya C, Taniguchi H, Imai K.
    • Journal Title

      Carcinogenesis

      Volume: 38 Issue: 6 Pages: 638-648

    • DOI
      10.1093/carcin/bgx040
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Silencing PRDM14 expression by an innovative RNAi therapy inhibits stemness, tumorigenicity, and metastasis of breast cancer.2017

    • Author(s)
      H. Taniguchi, D. Hoshino, C. Moriya, H. Zembutsu, N. Nishiyama, H. Yamamoto, K. Kataoka, K. Imai
    • Journal Title

      Oncotarget

      Volume: 8 Pages: 46856-46874

    • DOI
      10.18632/oncotarget.16776
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic analyses of amino acid residues at the interface of an antibody B2212A and its antigen roundabout homolog 12017

    • Author(s)
      A. Yui, H. Akiba, S. Kudo, M. Nakakido, S. Nagatoishi, K. Tsumoto
    • Journal Title

      J. Biochem.

      Volume: 162 Pages: 255-258

    • DOI
      10.1093/jb/mvx050
    • NAID
      40021380511
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biophysical characterization of the interaction between heme and proteins responsible for heme transfer in Streptococcus pyogenes2017

    • Author(s)
      Hoshino M, Nakakido M, Nagatoishi S, Aikawa C, Nakagawa I, Tsumoto K.
    • Journal Title

      Biophys. Biochem. Res. Commun.

      Volume: 493 Pages: 1109-1114

    • DOI
      10.1016/j.bbrc.2017.09.055
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure of the triose-phosphate/phosphate translocator reveals the basis of substrate specificity2017

    • Author(s)
      Lee Y, Nishizawa T, Takemoto M, Kumazaki K, Yamashita K, Hirata K, Minoda A, Nagatoishi S, Tsumoto K, Ishitani R and Nureki O.
    • Journal Title

      Nature Plants

      Volume: 3 Pages: 825-832

    • DOI
      10.1038/s41477-017-0022-8
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural basis for binding and transfer of heme in bacterial heme-acquisition systems.2017

    • Author(s)
      Naoe Youichi、Nakamura Nozomi、Rahman Md. Mahfuzur、Tosha Takehiko、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Shiro Yoshitsugu、Sugimoto Hiroshi
    • Journal Title

      Proteins

      Volume: 85 Pages: 2217-2230

    • DOI
      10.1002/prot.25386
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural basis for amino acid export by DMT superfamily transporter YddG.2016

    • Author(s)
      H. Tsuchiya, S. Doki, M. Takemoto, T. Ikuta, T. Higuchi, K. Fukui, Y. Usuda, E. Tabuchi, S. Nagatoishi, K. Tsumoto, T. Nishizawa, K. Ito, N. Dohmae, R. Ishitani and O. Nureki
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 534 Pages: 417-420

    • DOI
      10.1038/nature17991
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mitochonic acid MA-5 binds to mitochondria and ameliorates renal tubular and cardiac myocyte damages.2016

    • Author(s)
      Suzuki T, Kanno SI, Abe T. et al
    • Journal Title

      J. Am. Soc. Nephrol.

      Volume: 27 Pages: 1925-1932

    • DOI
      10.1681/asn.2015060623
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cancer stem cells in human gastrointestinal cancer.2016

    • Author(s)
      Taniguchi H, Moriya C, Igarashi H, Saitoh A, Yamamoto H, Adachi Y, Imai K.
    • Journal Title

      Cancer Sci

      Volume: 107 Issue: 11 Pages: 1556-1562

    • DOI
      10.1111/cas.13069
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 膵臓がんの癌幹細胞様形質を調節するPRDM14は慢性膵炎によって発現誘導される2017

    • Author(s)
      森谷千春、谷口博昭、今井浩三
    • Organizer
      第76回 日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 乳がん細胞株におけるPRDM14分子による遺伝子発現のエピジェネテックな制御2017

    • Author(s)
      谷口博昭、森谷千春、山本博幸、今井浩三
    • Organizer
      第76回 日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 癌幹細胞様形質に関わるPRDM14を標的としたsiRNA投与によるすい臓癌細胞株の皮下腫瘍・肝転移抑制効果2017

    • Author(s)
      森谷千春、谷口博昭、今井浩三
    • Organizer
      第26回 日本がん転移学術集会・総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝子改変マウスによる転写因子Prdm14の分子標的としての有効性評価2017

    • Author(s)
      谷口博昭、森谷千春、山本博幸、今井浩三
    • Organizer
      第26回 日本がん転移学術集会・総会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 物理化学的アプローチによる蛋白質間相互作用阻害剤の探索2017

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平
    • Organizer
      第65回 質量分析総合討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱分析から低分子薬剤の探索・設計に挑む2017

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平、Caaveiro Jose
    • Organizer
      第30回 九州分析化学若手の会 春の講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermodynamic elucidation of binding process for protein-ligand interactions to propose a drug design2017

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平
    • Organizer
      第55回 日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 低分子創薬の技術開発における物理化学バリデーション2017

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平
    • Organizer
      第30回 バイオメディカル分析科学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] PRDM14発現抑制による乳腺腫瘍の形成・転移の抑制とPRDM14新規腫瘍マーカーとしての可能性2016

    • Author(s)
      谷口博昭、森谷千春、山本博幸、今井浩三
    • Organizer
      第75回 日本癌学会学術総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-10-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 転写因子Xは大腸癌の幹細胞性を誘導し悪質形質を促進する2016

    • Author(s)
      五十嵐央祥、谷口博昭、森谷千春、斎藤杏里
    • Organizer
      第75回 日本癌学会学術総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-10-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Calorimetric characterization of the interaction between an intrinsically disordered protein YB-1 and nucleic acids.2016

    • Author(s)
      Satoru Nagatoishi, Tsumoto Kouhei
    • Organizer
      CALCON 2016
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2016-08-02
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SPR and ITC-based small-molecule screening to find inhibitors of protein-protein interactions.2016

    • Author(s)
      Satoru Nagatoishi, Tsumoto Kouhei
    • Organizer
      Developments in Protein Interaction Analysis 2016
    • Place of Presentation
      Berlin, Germany
    • Year and Date
      2016-06-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biophysical approach to find the inhibitors of CapF and ERK2 enzyme in FBDD.2016

    • Author(s)
      Satoru Nagatoishi, Tsumoto Kouhei
    • Organizer
      JCUP VII
    • Place of Presentation
      大手町サンスカイルーム, 東京
    • Year and Date
      2016-05-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] CSJカレントビュー 医療・診断・創薬の化学 医療応用のための物理化学2017

    • Author(s)
      津本浩平、長門石曉
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] 生体分子化学 8章 酵素2017

    • Author(s)
      長門石曉、津本浩平(分担執筆)
    • Total Pages
      27
    • Publisher
      講談社
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2018-12-17  

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