プロテインキナーゼN3の構造から探る破骨細胞機能制御機構と阻害剤の臨床応用

Research Project

Project/Area Number	22K09908
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57010:Oral biological science-related
Research Institution	Matsumoto Dental University
Principal Investigator	上原俊介松本歯科大学, 歯学部, 講師 (90434480)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	破骨細胞 / 骨吸収 / Pkn3 / 骨粗鬆症 / 細胞骨格
Outline of Research at the Start	我々は、Wnt非古典経路が破骨細胞の骨吸収機能に果たす役割について解析し、1）Wnt5a-Ror2シグナルの下流でprotein kinase N3 (Pkn3)が活性化されること、2) Pkn3は、c-Srcを活性化することで骨吸収を亢進すること、3) Pkn3阻害剤は、in vitroにおいて濃度依存的に骨吸収を抑制する(IC50 = 0.085 μM)ことを見出した。本研究の目的は、1）Pkn3及びPkn3阻害剤の構造に基づく選択性、2）Pkn3によるc-Srcを活性化の分子機構、を明らかにすることである。これにより、新規の骨吸収抑制薬開発につながる新たな知見を提供しうる。
Outline of Annual Research Achievements	骨吸収の亢進は、骨粗鬆症、歯周病及び関節リウマチなどの疾患における骨量減少の原因である。骨吸収を制御するシグナル系を明らかにすることは、それを標的とした新たな骨吸収抑制薬の開発につながる。我々は、これまでに、破骨細胞の骨吸収活性の制御機構について解析してきた。破骨細胞は、骨吸収に際して、その細胞骨格をダイナミックに変化させる。破骨細胞のアクチン細胞骨格再編成が、Wnt非古典経路のシグナルにより促進されることを見出し、その下流でRhoエフェクターであるプロテインキナーゼN3(Pkn3)が活性化されることが重要であることを明らかにした。 Pkn3は、セリン/スレオニンキナーゼである。過去にリコンビナントのPkn3を用いた解析により、既知のセリン/スレオニンキナーゼ阻害剤のうち、Pkn3阻害活性を有する物が複数報告されている。本研究課題においては、Pkn3がどのように破骨細胞の骨吸収活性を抑制するか、また、Pkn3阻害剤がin vivoにおいて骨吸収を抑制する治療薬になり得るか、ということを目的としている。令和4年度、in vitroの実験系において複数のPkn3阻害剤を用いて破骨細胞の骨吸収活性に対する効果を調べたところ、強い抑制効果を持つ化合物が見つかった一方、抑制効果が認められない化合物もあった。このことから、破骨細胞に発現するPkn3は、既知のものと異なるバリアントである可能性が示唆された。In vivoにおいて、骨吸収亢進モデルマウスにPkn3阻害活性を有する化合物を投与したところ、骨量の減少を抑えることが出来た。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason In vivo実験は順調であるが、in vitro実験において、骨吸収活性抑制効果を示さないPkn3阻害剤が見出されたため。
Strategy for Future Research Activity	破骨細胞に発現するPkn3は、既知のものと異なるバリアントである可能性が示唆されたため、破骨細胞におけるPkn3の遺伝子配列を解析し、アミノ酸配列が異なるか解析する。