半田ビーズを利用した新規マクロライドの標的同定と天然物探索及び創薬リードの創製

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 26102737
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 菅原 章公 北里大学, 感染制御科学府, 助教 (50581683)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 12員環マクロライド / COPD / 抗炎症作用 / ケミカルバイオロジー / 創薬研究 / 標的タンパク質 / EM900 / 誘導体合成 / マクロライド / 半田ビーズ / 創薬 / 抗菌作用 / 天然物

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、抗炎症作用・免疫調節作用のみを有するEMA誘導体EM900の創薬展開とアフィニティ磁性微粒子 (半田ビーズ)を利用した標的タンパク質の単離・同定を目指す。
まず、研究代表者らは、抗炎症作用が強く、細胞毒性が弱いEM900誘導体の創製を目指した。その結果、3-ケト-3’-p-クロロベンジル体EM939は、抗炎症作用が最も高く、かつ細胞毒性がない誘導体を合成できた。そこで、研究代表者らは抗炎症作用の強いEM905及びEM939についてCOPDモデル動物を用いたin vivo試験を行った。その結果、EM905及びEM939を投与することにより、COPDを誘発したモルモットで肺活量、努力肺活量、全肺活量に影響を与えることなく、COPDの誘発により増加した残気量及び機能的残気量を有意に抑制し、かつCOPDによって長くなった肺胞の長さを短くすることが判明した。
２）EM900の標的タンパク質の探索
合成したEM900固定化ビーズを用いて、標的タンパク質を同定するためにアフィニティ精製実験を行ったところ、66 kDaと45 kDa付近に主な2つのバンドを検出した。さらに、EM900との競合実験によって、これらの2つのバンドは濃度依存的に減少していることが確認された。次に、他のマクロライド系抗生物質（エリスロマイシン、クラリスロマイシン、アジスロマイシン）との競合実験を行った。EM900を用いると濃度依存的に競合が起こるが、他のマクロライド系抗生物質を用いたときは、競合しなかった。従って、現段階では、この2つのタンパク質はEM900により強い親和性をもつと考えている。
一方で、この2つのタンパク質の切り出しと分析を行い、45 kDa付近のバンドをアクチン、66 kDa付近のバンドをEM900の新規結合タンパク質と同定した。さらに、詳細な解析の結果、新規結合タンパク質が炎症に関わっていることを確認した。従って、今後EM900とこの結合タンパク質の抗炎症作用への関与を解析する。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Targeting bortezomib-induced aggresome formation using vinorelbine enhances the cytotoxic effect along with ER stress loading in breast cancer cell lines. (2016)
  • Author(s): Mukai S, Moriya S, Hiramoto M, Kazama H, Kokuba H, Che XF, Yokoyama T, Sakamoto S, Sugawara A, Sunazuka T, Omura S, Handa H, Itoi T, Miyazawa K.
  • Journal Title: Int. J. Clin. Oncol. Volume: 48 Pages: 1848-1858
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.3237
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 12-Membered non-antibiotic macrolides EM900 series; Design, synthesis, biological evaluation, and effect in cigarette-smoking model (2016)
  • Author(s): Sugawara A, Shima H, Sueki A, Hirose T, Matsui H, Hanaki H, Akagawa KS, Omura S, Sunazuka T
  • Journal Title: J. Antibiot. Volume: 69 Pages: 319-326
  • DOI: 10.1038/ja.2015.91
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Macrolides promote CCL2-mediated macrophage recruitment and clearance of nasopharyngeal pneumococcal colonization in mice. (2015)
  • Author(s): Naoki Iwanaga, Shigeki Nakamura, Kazuhiro Oshima, Toshiki Kajihara, Takahiro Takazono, Taiga Miyazaki, Koichi Izumikawa, Katsunori Yanagihara, Akihiro Sugawara, Toshiaki Sunazuka, Satoshi Omura and Shigeru Kohno
  • Journal Title: J Infect Dis Volume: - Pages: 1150-1159
  • DOI: 10.1093/infdis/jiv157
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hayato Nakano, Akihiro Sugawara, Tomoyasu Hirose, Hiroaki Gouda, Shuichi Hirono, Satoshi Ōmura and Toshiaki Sunazuka (2015)
  • Author(s): Hayato Nakano, Akihiro Sugawara, Tomoyasu Hirose, Hiroaki Gouda, Shuichi Hirono, Satoshi Omura and Toshiaki Sunazuka
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 71 Pages: 000-000
  • DOI: 10.1016/j.tet.2015.01.030
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 抗炎症作用を有する12員環マクロライドの創製と標的タンパク質の探索 (2016)
  • Author(s): 菅原章公、廣瀬友靖、坂本聡、半田宏、大村智、砂塚敏明
  • Organizer: 日本薬学会第１３６年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] 抗炎症作用を有する新規12員環マクロライドの創製と標的タンパク質の探索 (2016)
  • Author(s): 菅原章公、廣瀬友靖、坂本聡、半田宏、大村智、砂塚敏明
  • Organizer: 新学術領域研究 「天然物ケミカルバイオロジー～分子標的と活性制御～」 地区ミニシンポジウム・京都大学 「天然物ケミカルバイオロジーの更なる発展をめざして」
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-02-23
• [Presentation] 抗炎症作用に特化した新規12員環マクロライドEM900の創製と半田ビーズを利用した標的タンパク質の探索 (2014)
  • Author(s): 菅原章公
  • Organizer: 新学術領域研究「天然物ケミカルバイオロジー～分子標的と活性制御～」 第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県、名古屋大学
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [Remarks] 北里大学 北里生命科学研究所及び大学院感染制御科学府 生物有機化学研究室
  • URL: http://seibutuyuuki.sakura.ne.jp/index.html
• [Remarks] 北里大学 北里生命科学研究所 大学院感染制御科学府 生物有機化学研究室
  • URL: http://seibutuyuuki.sakura.ne.jp