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2015 Fiscal Year Annual Research Report

微生物が産生する共有結合性抗がん物質の標的分子と細胞応答の解析

Research Project

Project/Area Number 15J04501
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

上杉 祥太  岩手大学, 連合農学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywords抗がん / 共有結合 / 微生物二次代謝産物 / 標的分子
Outline of Annual Research Achievements

植物内生糸状菌由来のallantopyrone Aとpyrrocidine A、放線菌由来のbarminomycinは、がん細胞の増殖を強力に抑制するが、医薬品やバイオプローブへの応用において、標的分子の同定と、作用機序の解明が求められる。本研究では、細胞内結合タンパク質を明らかにし、それに起因する細胞応答との関連性の解明を目的として、本年度は以下の結果を得た。
Allantopyrone A (1)で処理したHeLa細胞において、Nrf2の転写標的タンパク質の増加を認めたため、Keap1-Nrf2経路に対する影響を解析した。その結果、Nrf2の核移行、heme oxygenase-1の増加を誘導した。アフィニティークロマトグラフィーにより、1とKeap1の直接的な結合が示された。さらに、PC12細胞を1で前処理することにより、過酸化水素で誘導される細胞死を抑制した。以上より、1はKeap1-Nrf2経路を活性化することが示された。
Pyrrocidine A (2) は、キナーゼ阻害剤と類似のプロテオームの変化を誘導した。実際、がんの生存に重要なPI3K/Aktシグナル伝達経路のAkt、p70 S6K、4E-BP1のリン酸化を阻害した。さらに、上流のPI3Kのp110α触媒サブユニットの活性を直接阻害することが示唆された。
上記1と2は、いずれもα,β-不飽和カルボニル構造を介して生物活性を発現する。微生物由来の化合物の中で、新規物質neomacrophorin類のHL60細胞に対する細胞毒性を見出した。活性が強いIとIVは、α,β-不飽和カルボニル構造を持つため、生物活性との関連性について知見が得られる可能性を考え、作用機序を解析した。その結果、neomacrophorin類が酵素レベルと細胞レベルの双方で、タンパク質分解酵素複合体プロテアソームを阻害することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

Allantopyrone Aについては、本年度の計画であった結合タンパク質の同定を達成し、さらにKeap1との結合によるKeap1-Nrf2経路の活性化作用を細胞レベルで検証できた。加えて、本内容については論文投稿まで行うことができたため、計画以上の進展と言える。
Pyrrocidine Aについては、リン酸化シグナルの解析と、直接阻害する因子の解析を本年度の計画としていたが、いずれも実施できたため、概ね計画通りに進行している。
その他、本研究で対象としている共有結合性抗がん物質として、本年度内に新たにneomacrophorin類を見出し、標的分子としてプロテアソーム阻害作用を細胞レベルで証明した。
Barminomycin-DNA複合体固定化担体の作成は行うことができなかったが、上記3化合物の作用機序、標的分子の解明に至ったことから、当初の計画以上に進展したと考える。

Strategy for Future Research Activity

Allantopyrone Aは、Keap1の他にも結合タンパク質と考えられるバンドが検出されているため、すべてをLC-MS/MSにより同定し、細胞における作用の全体像を解明する。
Pyrrocidine Aは、PI3Kのp110α触媒サブユニットに対する直接的な阻害活性を確認するとともに、類似性のあるキナーゼに対する阻害活性も調べ、特異性を明らかにする。
また、本年度実施できなかった、barminomycin-DNA複合体固定化担体を作成し、アフィニティークロマトグラフィーにより数種の培養細胞から結合タンパク質を取得する。さらに、LC-MS/MSにより結合タンパク質を同定し、細胞応答との関連性を解析する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Pyrrocidine A, a metabolite of endophytic fungi, has a potent apoptosis-inducing activity against HL60 cells through caspase activation via the Michael addition2016

    • Author(s)
      Shota Uesugi, Nozomi Fujisawa, Jun Yoshida, Mitsuru Watanabe, Shingo Dan, Takao Yamori, Yoshihito Shiono, Ken-ichi Kimura
    • Journal Title

      The Journal of Antibiotics

      Volume: 69 Pages: 133-140

    • DOI

      10.1038/ja.2015.103

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Homojesterones: vinylogous analogs of jesterone from Helminthosporium velutinum TS282016

    • Author(s)
      Miki Arayama, Shota Uesugi, Kazuaki Tanaka, Hayato Maeda, Tatsuo Nehira, Ken-ichi Kimura, Masaru Hashimoto
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 72 Pages: 1031-1035

    • DOI

      10.1016/j.tet.2015.12.077

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation, absolute structures, and biological properties of cyclohelminthols I-IV from Helminthosporium velutinum yone962016

    • Author(s)
      Yuna Honmura, Shota Uesugi, Hayato Maeda, Kazuaki Tanaka, Tatsuo Nehira, Ken-ichi Kimura, Masaru Hashimoto
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 72 Pages: 1400-1405

    • DOI

      10.1016/j.tet.2016.01.036

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 久慈産琥珀の超臨界流体による分解・抽出物の単離精製・構造、並びに生物活性2016

    • Author(s)
      川村哲晃,越野広雪,清水栄作,丸山美紅,上杉祥太,永澤佳之,七尾英孝,白井誠之,木村賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [Presentation] 久慈産琥珀メタノール抽出物とkujigamberolの抗アレルギー活性2016

    • Author(s)
      丸山美紅,清水栄作,小林 幹,大川佑介,内田武史,上杉祥太,木村賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [Presentation] 枯れ枝より分離した糸状菌Fusarium solani T-13株の生産する物質について2016

    • Author(s)
      塩野義人,Nanang Rudianto Ariefta,Ruengrit Sappapan,村山哲也,小関卓也,川村哲晃,上杉祥太,木村賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会2016年度大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-03-27 – 2016-03-30
  • [Presentation] Study on biological activities and molecular targets of allantopyrone A and pyrrocidine A isolated from endophytic fungi2015

    • Author(s)
      Shota Uesugi, Makoto Muroi, Yasumitsu Kondoh, Yoshihito Shiono, Hiroyuki Osada, Ken-ichi Kimura
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative studies on the hydroperoxide compounds and the endoperoxide compound isolated from Cacalia delphiniifolia2015

    • Author(s)
      Yuta Takahashi, Shota Uesugi, Yukie Takano, Narandulam Usukhbayar, Eiko Tsuchiya, Hiroyuki Koshino, Ken-ichi Kimura
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kuji amber extract has anti-allergic effect and a spirolactone compound is also involved in the activity2015

    • Author(s)
      Eisaku Shimizu, Miki Kobayashi, Hiroyuki Koshino, Takeshi Uchida, Yusuke Okawa, Hisao Shinden, Shota Uesugi, Ken-ichi Kimura
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 山菜のシドケ(モミジガサ)根より単離されたヒドロパーオキサイド化合物による細胞死誘導2015

    • Author(s)
      髙橋優太,ウスフバヤル ナランドラム,上杉祥太,越野広雪,木村賢一
    • Organizer
      第88回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] Allantopyrone AによるKeap1-Nrf2経路の活性化と細胞保護作用2015

    • Author(s)
      上杉祥太,近藤恭光,室井 誠,塩野義人,長田裕之,木村賢一
    • Organizer
      第88回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] Anti-cancer activities of endoperoxide and hydroperoxide compounds isolated from an edible wild plant Cacalia delphiniifolia2015

    • Author(s)
      Narandulam Usukhbayar, Yuta Takahashi, Yukie Takano, Shota Uesugi, Eiko Tsuchiya, Hiroyuki Koshino, Ken-ichi Kimura
    • Organizer
      International Conference on Food Factors 2015
    • Place of Presentation
      Coex (Seoul, Korea)
    • Year and Date
      2015-11-22 – 2015-11-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生体防御機構 Keap1-Nrf2 経路に対する allantopyrone A の影響2015

    • Author(s)
      上杉祥太,室井 誠,塩野義人,長田裕之,木村賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部第150回大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-10-03
  • [Presentation] マングローブ植物分離菌 IM2-155 株の生産するジクロロフェノール誘導物質について2015

    • Author(s)
      塩野義人,宮崎 望,古川鞠子,村山哲也,小関卓也,上杉祥太,木村賢一
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部第150回大会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-10-03
  • [Presentation] Pyrrocidine AによるPI3K/Akt経路阻害作用2015

    • Author(s)
      上杉祥太,大庭俊一,川田 学,木村賢一
    • Organizer
      第19回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • Place of Presentation
      松山全日空ホテル(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2015-06-10 – 2015-06-12
  • [Presentation] K-Pg境界(6500万年前)以前の琥珀から単離された生物活性物質2015

    • Author(s)
      清水栄作,内田武史,小林 幹,大川佑介,上杉祥太,新田久男,越野広雪,木村賢一
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会第10回年会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-06-10 – 2015-06-12
  • [Presentation] エンドパーオキサイド構造を有するtetraoxane化合物の遺伝子変異酵母とがん細胞に対する生物活性2015

    • Author(s)
      ウスフバヤル ナランドラム,上杉祥太,髙野侑恵,土屋英子,佐々木麻乃,嶋田和明,木村賢一
    • Organizer
      日本生化学会東北支部第81回例会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-05-09
  • [Presentation] Ca2+シグナル伝達に関わる遺伝子変異酵母に作用する物質のRBL-2H3細胞への効果2015

    • Author(s)
      大川佑介,小林幹,東尾浩典,塩野義人,上杉祥太,木村賢一
    • Organizer
      日本生化学会東北支部第81回例会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-05-09
  • [Presentation] 微生物由来の天然有機化合物の標的分子の解析2015

    • Author(s)
      上杉祥太
    • Organizer
      北東北3大学研究発表会
    • Place of Presentation
      弘前大学(青森県弘前市)
    • Year and Date
      2015-04-22
    • Invited

URL: 

Published: 2016-12-27  

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