抗癌剤排出ポンプP-糖蛋白質、MRP、cMOATの基質認識と輸送機構の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10153228
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 植田 和光 京都大学, 農学研究科, 助手 (10151789)
• Keywords: 癌 / 多剤耐性 / P-糖蛋白質 / MDR1 / MRP / ATP / トランスポーター / SUR

Research Abstract

P-糖蛋白質、MRPは、構造や作用点に類似性のない多くの抗癌剤を排出することによって、癌細胞を抗癌剤に対して低感受性にする。抗癌剤を有効に使用するためには、がん細胞の細胞膜に発現するこれら抗癌剤排出ポンプの活性制御が必須である。また、これら輸送体を遺伝子治療によって骨髄細胞などで発現させることによって抗癌剤の副作用を軽減することができる。本研究は、それぞれの抗癌剤排出ポンプの基質認識機構および輸送機構を解明することを目的とし、P-糖蛋白質、MRP、SUR1などのABC蛋白とヌクレオチドとの相互作用を解析した結果、以下の点が明らかになった。
1. どちらか一方のATP結合領域(NBD)に変異を導入すると、変異を導入したNBDばかりか反対側の正常な方のNBDもATPを1回も加水分解できず、P-糖蛋白質全体のATP加水分解活性が完全に失活することが明らかになった。つまり、2つのNBDは独立にATPを加水分解するのではなく、厳密に協調しあっていることが明らかになった。
2. MRPのATP加水分解活性は、抗がん剤あるいはグルタチオンによって独立に活性化された。それゆえ、MRPは抗がん剤とグルタチオンそれぞれの結合部位をもつことが明らかになった。
3. MRPと非常によく似たドメイン構造をもつABC蛋白であるSUR1のヌクレオチドとの相互作用は、P糖タンパク質、MRPとは非常に異なることが明らかになった。
本研究によって、トランスポーター型ABC蛋白の2つのNBDの協調性がそれぞれの輸送する基質によって正の調節を受けていること、SUR1においては2つのNBDの協調性が糖尿病治療薬であるスルホニル尿素剤によって負の調節を受けることが明らかになった。P糖タンパク質、MRPの2つのNBDの協調性を負に調節する薬は、新規耐性克服剤となり得ることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Takada, Y.: "Non-equivalent cooperation between the two nucleotide-binding folds of P-glycoprotein." Biochim.Biophys.Acta. 1373. 131-136 (1998)
• [Publications] Kusunoki, N.: "Inhibitory effects of a cyclosporin derivative, SDZ PSC 833, on transport of doxorubicin and vinblastine via human P-glycoprotein." Jpn.J.Cancer Res.89. 1220-1228 (1998)
• [Publications] Tanabe, K.: "Direct Photoaffinity Labelling of the Kir6.2 subunit of the ATP-sensitive K_+ channel by 8-Azido-ATP." J.Biol.Chem.274. 3931-3933 (1999)
• [Publications] Ueda, K.: "Cooperative binding of ATP and MgADP in the sulfonylurea receptor is modulated by glibenclamide." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 1268-1272 (1999)
• [Publications] Ueda, K.: "Recent progress in P-glycoprotein research." Anti-cancer drug design. 14(印刷中). (1999)