| Project/Area Number |
22K09086
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55050:Anesthesiology-related
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
下山 修司 弘前大学, 医学研究科, 助教 (60736370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三木 康生 弘前大学, 医学研究科, 助教 (30709142)
古川 智範 弘前大学, 医学研究科, 助教 (60402369)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | GABA受容体 / ジアゼパム / ベンゾジアゼピン系化合物 / パルミトイル化 / 薬剤耐性 / GABA-A受容体 / 細胞膜移行 |
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| Outline of Research at the Start |
ベンゾジアゼピン (BZD) 系化合物は抗不安薬・睡眠薬として高い効果を期待できる薬剤である。しかし一方で、BZD系化合物の長期使用による薬物依存が問題となっており、長期使用が忌避されている。BZD系化合物はGABA-A受容体に結合して作用するが、長期使用によりGABA-A受容体の細胞膜局在が減少することで薬剤耐性が引き起こされ、効果が減弱するために薬物依存へと繋がっている。しかしながら、そのメカニズムは明らかになっていない。本研究では細胞膜局在に重要なパルミトイル化に着目し、GABA-A受容体の薬剤耐性の発現メカニズムを究明し、薬剤耐性を生じない医薬品開発の一歩に繋げる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初標的としていたβ3サブユニットのシステイン残基(C313)だけではなく、C23及びC24もパルミトイル化される可能性が示唆された。これを踏まえ、これらのシステイン残基をアラニンに置換した変異体を作製し、その細胞内局在を解析した。
その結果、C23とC24では細胞膜局在に変化がなかった一方、C313変異体では、細胞膜での発現が低いことがわかった。また、C313変異体はチャネルとして機能できているが、GABAに対する感受性が著しく減少していたことから、C313は細胞内の局在だけではなく、チャネル特性にも関与していることが示唆された。また、これらのシステイン残基はタンパク質の立体構造に重要なジスルフィド結合とは関係がなく、AlphaFold2による構造予測を行っても野生型とはほとんど差がないため、変異体によるコンフォメーションの変化は最小限度であると考えられる。そのため変異体の分布と機能の変化は、パルミトイル化されなくなった結果だと言える。
以上の結果より、GABA受容体のβ3サブユニットはパルミトイル化されることで、細胞膜に発現して、受容体として機能することが示唆された。今後は、細胞膜に移行せずに細胞内のどこに蓄積しているのか、パルミトイル化に関わる酵素の同定を行うとともに、これらの結果が細胞レベルではなく個体でも起きている現象なのか、を明らかにしていく。これらの研究を推進することで、細胞膜における発現低下を原因とするベンゾジアゼピン系化合物の効果減弱メカニズムを明らかにすることができ、効果が減弱しない薬剤の開発に繋げることができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本来予定していたパルミトイル化部位だけではなく他の部位の変異体の解析も行ったため、複数の観点から研究を進められた。当初の予定とは異なるが、GABA受容体のパルミトイル化と薬剤耐性のメカニズムを明らかにできつつあるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、GABA受容体パルミトイル化部位アミノ酸の変異体が細胞膜に移行せずに細胞内のどこに蓄積しているのか、パルミトイル化に関わる酵素の同定を行うとともに、これらの結果が細胞レベルではなく個体でも起きている現象なのか、を明らかにしていく。これらの研究を推進することで、細胞膜における発現低下を原因とするベンゾジアゼピン系化合物の効果減弱メカニズムを明らかにすることができ、効果が減弱しない薬剤の開発に繋げることができる。
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