2017 Fiscal Year Research-status Report
Chemical biological study using gamma-tubulin specific inhibitor, gatastatin
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16K07710
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
臼井 健郎 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60281648)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生理活性物質 / γ-tubulin / がん分子標的 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内で効率的に微小管重合が起こるためには、主に中心体に存在するγ-tubulin複合体が必要であるが、微小管の重合促進や安定化以外のγ-tubulinの機能については不明な点が多い。また、γ-tubulinはがん化学療法の新たな分子標的として注目されているものの、これまでγ-tubulin特異的阻害剤の報告は、我々が報告したgatastatinのみであり、がん分子標的としての妥当性は依然として不明のままである。そこで本研究では我々が世界に先駆けて開発したγ-tubulin特異的阻害剤gatastatinを用いてがん分子標的としての妥当性を明らかにするとともに、γ-tubulinの細胞内機能の解明を行っている。
今年度は、昨年度見出したγ-tubulin特異的阻害剤と併用した場合に細胞毒性を相乗的に上昇させる３つの活性物質を用いて、それらの併用時細胞毒性発現機構について解析を行った。その結果、２つの化合物については、もともとの化合物が示す形質をgatastatinが強めることをあきらかにし、現在論文作成を進めている。さらに化合物の一つは複数の標的分子を有することから、そのうちの一つの標的分子に対する特異的阻害剤を用いて併用効果を検討したが、相乗効果は見られなかった。このことからもう一つの標的分子の阻害が併用効果に重要であると考えられる。また、細胞内γ-tubulinの機能を簡便に検出する方法として、細胞内微小管核形成活性を測定する手法を開発した。この手法を用いてgatastatin類縁体の構造活性相関をおこなったところ、微小管重合阻害をあまり示さずに微小管核形成を強く阻害する類縁体を見出すことに成功した。現在得られた類縁体の活性について、詳細に検討を行っている。
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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
昨年度、γ-tubulin特異的阻害剤gatastatinと併用した場合に細胞毒性を相乗的に上昇させる薬剤の探索を行い、候補化合物を３つ見出した。今年度、それらの化合物が細胞毒性を相乗的に上昇させる作用機構について検討を行った。その結果、２つの化合物が再現性良く相乗的に細胞毒性を上昇させ、その原因が分裂期紡錘体の形態異常を引き起こすことで、細胞周期が停止し、抗アポトーシス因子Mcl-1の発現低下を伴うアポトーシスが誘導されるためであることを明らかにした。いずれの化合物も高濃度処理した場合に、同様の形質をそれぞれ細胞に誘導することから、gatastatinはこれらの化合物の活性を強めていると考えられ、現在その機構について解析を行っている。
また、昨年度に引き続き、Kinesin-5阻害剤であるS-trityl-L-cysteineを用いて微小管ダイナミクスへの影響を観察する系の構築を進め、特に微小管核形成について簡便に観察できる系の構築に成功した。さらにこの系を用いてgatastatin類縁体の構造活性相関をおこなったところ、微小管重合阻害をあまり示さずに微小管核形成を強く阻害する類縁体を見出すことに成功した。現在、得られた類縁体の活性について詳細に検討を行っており、物質特許の申請準備を行っているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
γ-tubulin特異的阻害剤gatastatinと併用した場合に細胞毒性を上昇させる薬剤の一つは、ファミリータンパク質酵素を複数阻害することが知られている。そのうちの一つの標的タンパク質に特異的阻害剤を用いて併用効果を検討したところ、相乗的な細胞毒性は見られなかった。そこで、別の標的タンパク質に対する阻害を検討する。別の標的タンパク質に対する特異的阻害剤は報告されていないことから、CLISPR-Cas9を用いて標的タンパク質のKO細胞を樹立し、gatastatinとの併用効果を検討する。また、一次繊毛の形成や機能、特にシグナル伝達機構に対するgatastatinの作用について検討を行う。
さらに、以上とは独立・並行して行っているgatastatin類縁体を用いた構造活性相関検討で得られた高活性類縁体の物質特許申請を行うとともに、さらに構造活性相関検討を進め、より特異性や活性の高いγ-tubulin特異的阻害剤の開発を進めていく。
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