2016 Fiscal Year Annual Research Report
新規ストレス応答機構p62-Keap1-Nrf2システムの制御メカニズムの解明
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16H05137
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
一村 義信 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (80400993)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 選択的オートファジー / p62/SQSTM1 / Keap1-Nrf2経路 / p62-Keap1-Nrf2経路 / リン酸化 / キナーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ストレス応答機構の１つであるp62-Keap1-Nrf2経路は、p62/SQSTM1（以下、p62とする）のリン酸化に依存して活性化される。重要なことに、本経路は肝がん細胞株や肝がん患者組織では恒常的活性化状態にあり、がん細胞の増殖に有利な代謝リプログラミングや薬剤耐性能の獲得に寄与している。すなわち、p62-Keap1-Nrf2経路が亢進しているがんでは、p62の発現抑制、リン酸化阻害、ないしは代謝促進を介したp62の不活化が有効な抗がん治療となることが期待される。本年度は、ヒト肝細胞がん株、および肝細胞がん患者検体を用いた解析から、リン酸化p62が引き起こすがんの病態生理とその分子メカニズムの一部を解明し、次の要点を論文報告した(Nat Commun.7:12030 2016)。1. 肝がん細胞におけるリン酸化p62を介したNrf2の活性化は、グルコースからUDP-グルクロン酸の合成、およびグルタミンからグルタチオン合成を促進していた。2. リン酸化p62を持つ肝がん細胞は、薬剤抱合に関与するUDP-グルクロン酸の産生亢進により抗がん剤耐性能を獲得、さらに、グルタチオン産生を亢進させることで、腫瘍増殖を促進していた。3. 肝特異的ATG7欠損マウス肝臓では、Nrf2に依存したプリンヌクレオチドやグルタチオン合成の促進がみられるが、それらは腫瘍形成以前から引き起こされていた。4. C型肝炎ウイルス陽性のHCC患者では、リン酸化p62の顕著な蓄積が特徴として認められた。さらに、5. Keap1とリン酸化p62の結合を競合阻害する化合物K67を同定した。6. リン酸化p62を持つ肝がん細胞に対するK67の抗がん作用（がん細胞の増殖抑制効果、既存の抗がん剤の作用増強効果）を確認、構造解析と生化学的解析より、リン酸化p62とKeap1の結合を特異的に阻害することを明らかにした。
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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
がん細胞のリン酸化p62を負に制御するキナーゼを始めとする決定的因子の同定について、今年度は、キナーゼを標的とするsiRNAによるノックダウンサンプルをウェスタンブロットで解析するスクリーニング作業を中心に進め、結果として、複数のヒット遺伝子を得ることができた。同定されたキナーゼの２次スクリーニング、およびキナーゼ阻害剤による検証を現在進めている。さらに、リン酸化p62とKeap1の結合を阻害する化合物K67の誘導体を作成し、その効果についても検証を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、キナーゼに加えてp62の制御因子の網羅的なスクリーニングを可能にするため、リン酸化p62の動態を基盤とするハイコンテントシステムを考案し、ヒト全ゲノムsiRNAライブラリー（約18,000遺伝子）を用いたハイスループットスクリーニング系を構築している。先のキナーゼスクリーニングに合わせて、肝がん細胞のp62のリン酸化を含む幅広い制御因子の同定作業を進めていく予定である。さらに、K67の誘導体に関しては、東京大学創薬機構と慶応大学薬学部との共同研究により、活性、溶解性、細胞膜透過性、生体内安定性でより優れた改変体を作出し、細胞および個体レベルで検証していく。
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[Journal Article] Structural and Functional Analysis of a Novel Interaction Motif within UFM1-activating Enzyme 5 (UBA5) Required for Binding to Ubiquitin-like Proteins and Ufmylation.2016
Author(s)
Habisov S, Huber J, Ichimura Y, Akutsu M, Rogova N, Loehr F, McEwan DG, Johansen T, Dikic I, Doetsch V, Komatsu M, Rogov VV, Kirkin V.
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Journal Title
J Biol Chem.
Volume: 291
Pages: 9025-9041
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Autophagy linked FYVE (Alfy/WDFY3) is required for establishing neuronal connectivity in the mammalian brain.2016
Author(s)
Dragich JM, Kuwajima T, Hirose-Ikeda M, Yoon MS, Eenjes E, Bosco JR, Fox LM, Lystad AH, Oo TF, Yarygina O, Mita T, Waguri S, Ichimura Y, Komatsu M, Simonsen A, Burke RE, Mason CA, Yamamoto A.
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Journal Title
Elife
Volume: -
Pages: e14810
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Synthesis of Keap1-phosphorylated p62 and Keap1-Nrf2 protein-protein interaction inhibitors and their inhibitory activity.2016
Author(s)
Yasuda D, Nakajima M, Yuasa A, Obata R, Takahashi K, Ohe T, Ichimura Y, Komatsu M, Yamamoto M, Imamura R, Kojima H, Okabe T, Nagano T, Mashino T.
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Journal Title
Bioorg Med Chem Lett.
Volume: 26
Pages: 5956-5959
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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