酸化脂肪酸受容体の動作原理の解明と医薬応用

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03990
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 杉本 幸彦 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (80243038)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: プロスタグランジン / 酸化脂肪酸 / GPCR / シグナル伝達 / 構造活性相関

Outline of Annual Research Achievements

細胞膜リン脂質から遊離した不飽和脂肪酸は、特異的な酵素で酸化され、プロスタグランジン(PG)やロイコトリエン等の酸化脂肪酸に変換され、脂質メディエーターとして種々の生体応答を引き起こす。一般に、PGは、細胞外で即酸化不活性化されるため、産生局所でオートクラインやパラクラインとして働くが、その詳細な作用様式は不明である。申請者は、ヒトPG受容体の結晶化を契機に、PGが細胞膜から細胞外に出ることなくPG受容体に作用する可能性を見出した。本研究では、PG受容体に対してPGが細胞内から接近する場合は、受容体活性化様式が薬理解析とは異なるとの仮説を立て、PG受容体発現細胞のオートクライン活性化プロファイルを詳細に解析することで、PGをはじめとする酸化脂肪酸による受容体活性化の動作原理を明らかにすることを目的とする。具体的には、G蛋白質依存シグナル、β-arrestin活性化、受容体局在を解析するとともに、ω3脂肪酸添加による3系列PGによる活性化プロファイルを解析することで、酸化脂肪酸の受容体にユニークな動作原理を解き明かし、これを標的とした医薬応用のための分子基盤を確立することである。30年度は、以下の成果を得た。
１）ヒトEP4受容体の立体構造を認識しPGE2結合を阻害するモノクローナル抗体を「結晶化リガンド」として用いることで、EP4-抗体複合体を結晶化し、立体構造を解明した。２）EP4受容体発現細胞のcAMP産生、β-arrestin活性化、受容体クラスター形成に関する解析系を確立した。３）DOX添加によりCOX-1あるいはCOX-2を誘導する発現細胞を樹立中であり、本細胞を用いてEP4受容体オートクライン活性化細胞系の確立を目指す。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

期待した通りの結果がえられており、本研究計画前半部の成果としては順調と判断される。

Strategy for Future Research Activity

この調子で本研究を推進したいと考える。ただ、酸化脂肪酸分子の実体を捉えることは容易ではないため、この点に関しては、いくつかの方策を用意し、状況に応じて準備しておく必要があると考える。

Research Products

• [Journal Article] Competition for mitogens regulates spermatogenic stem cell homeostasis in an open niche. (2019)
  • Author(s): Kitadate, Y., J_rg, D.J., Tokue, M., Maruyama, A., Ichikawa, R., Tsuchiya, S., Segi-Nishida, E., Nakagawa, T., Uchida, A., Kimura-Yoshida, C., Mizuno, S., Sugiyama, F., Azami, T., Ema, M., Noda, C., Kobayashi, S., Matsuo, I., Kanai, Y., Nagasawa, T., Sugimoto, Y., Takahashi, S., Simons, B.D., and Yoshida, S.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 24 Pages: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular mechanisms underlying prostaglandin E2-exacerbated inflammation and immune diseases. (2019)
  • Author(s): Tsuge K, Inazumi T, Shimamoto A, Sugimoto Y.
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 印刷中 Pages: ー
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of cyclooxygenase-2/prostaglandin E2/prostaglandin E receptor 4 signaling in cardiac reprogramming. (2019)
  • Author(s): Muraoka N, Nara K, Tamura F, Kojima H, Yamakawa H, Sadahiro T, Miyamoto K, Isomi M, Haginiwa S, Tani H, Kurotsu S, Osakabe R, Torii S, Shimizu S, Okano H, Sugimoto Y, Fukuda K, Ieda M.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 10 Pages: 674
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08626-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ligand binding to human prostaglandin E receptor EP4 at the lipid-bilayer interface. (2019)
  • Author(s): Toyoda Y, Morimoto K, Suno R, Horita S, Yamashita K, Hirata K, Sekiguchi Y, Yasuda S, Shiroishi M, Shimizu T, Inazumi, T., Tsuge K, Yoshida S, Sugimoto Y, Nomura N, Sato M, Hirokawa T, Kinoshita, M., Murata T, Takayama K, Yamamoto M, Narumiya S, Iwata S, Kobayashi T.
  • Journal Title: Nat Chem Biol Volume: 15 Pages: 18-26
  • DOI: 10.1038/s41589-018-0131-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Epithelial TRAF6 drives IL-17-mediated psoriatic inflammation. (2018)
  • Author(s): Matsumoto R, Dainichi T, Tsuchiya S, Nomura T, Kitoh A, Hayden MS, Ishii KJ, Tanaka M, Honda T, Egawa G, Otsuka A, Nakajima S, Sakurai K, Nakano Y, Kobayashi T, Sugimoto Y, Kabashima K.
  • Journal Title: JCI Insight Volume: 3 Pages: e121175
  • DOI: 10.1172/jci.insight.121175
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] プロスタグランジンE2による炎症病態制御機構 (2018)
  • Author(s): 稲住知明, 杉本幸彦
  • Journal Title: 細胞 Volume: 50 Pages: 118-121
• [Journal Article] リポクオリティの違いに基づくプロスタノイドのがん疾患制御 (2018)
  • Author(s): 土屋創健, 杉本幸彦
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 36 Pages: 1675-1680
• [Journal Article] プロスタグランジンE2による炎症，免疫調節機構. (2018)
  • Author(s): 稲住知明, 杉本幸彦
  • Journal Title: 臨床免疫・アレルギー科 Volume: 70 Pages: 216-220
• [Journal Article] プロスタノイド受容体を介した免疫・炎症応答亢進機構. (2018)
  • Author(s): 土屋創健, 杉本幸彦
  • Journal Title: 炎症と免疫 Volume: 26 Pages: 375-379
• [Presentation] プロスタグランジンI2は、マスト細胞の障害性炎症応答を抑制する (2019)
  • Author(s): 中尾優子, 村上里穂, 宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 成宮周, 杉本幸彦
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 胎盤形成期におけるプロスタグランジンの機能解析 (2019)
  • Author(s): 坂本理紗, 稲住知明, 藤原拓司, 河野佑子, 土屋創健, 杉本幸彦,
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] プロスタノイドクオリティによる生体制御 (2018)
  • Author(s): 杉本幸彦
  • Organizer: 第60回日本脂質生化学会
  • Invited
• [Presentation] マスト細胞炎症性応答に対するプロスタサイクリンIP受容体の役割 (2018)
  • Author(s): 村上里穂, 中尾優子,宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 成宮周, 杉本幸彦,
  • Organizer: 第60回日本脂質生化学会
• [Presentation] マスト細胞のIL-33誘導性サイトカイン産生に対するPGI2-IP受容体シグナルの抑制機構 (2018)
  • Author(s): 中尾優子, 村上里穂, 宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 成宮周, 杉本幸彦
  • Organizer: 平成30年度日本生化学会九州支部例会
• [Presentation] Stimulation and modulation of inflammatory mast cell responses by prostaglandin receptors (2018)
  • Author(s): Yukihiko Sugimoto
  • Organizer: 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] マスト細胞炎症性応答におけるプロスタサイクリンIP受容体の役割 (2018)
  • Author(s): 村上里穂, 中尾優子,宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 成宮周, 杉本幸彦
  • Organizer: 第17回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2018
• [Presentation] Stimulation and modulation of inflammatory mast cell responses by prostaglandin receptors (2018)
  • Author(s): Yukihiko Sugimoto
  • Organizer: 7th European Workshop on Lipid Mediators
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 初期発生におけるプロスタグランジンの役割, (2018)
  • Author(s): 土屋創健, 杉本幸彦
  • Organizer: 第91回日本生化学会
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランジンEP4受容体は生理的な脂肪細胞機能を調節する (2018)
  • Author(s): 稲住知明, 山田清隆, 土屋創健, 猿渡淳二，成宮周，杉本幸彦
  • Organizer: 第91回日本生化学会
• [Presentation] プロスタグランジンとその受容体による脂質代謝の恒常性調節 (2018)
  • Author(s): 杉本幸彦
  • Organizer: 第40回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] プロスタグランジンEP4受容体による脂肪細胞機能の調節機構 (2018)
  • Author(s): 稲住知明, 山田清隆, 土屋創健, 猿渡淳二, 成宮周, 杉本幸彦
  • Organizer: 第40回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] 子宮内膜症に関与するプロスタグランジンE受容体の解析 (2018)
  • Author(s): 前田ひかる, 大窪喜丸, 橋本美穂, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
  • Organizer: 第40回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
• [Presentation] マウス視索前野神経の突起伸長に対するプロスタグランジンE2-EP4受容体の役割 (2018)
  • Author(s): 衛藤勝喜, 北條寛典, 吉岡美樹, 土屋裕義, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦.
  • Organizer: 第35回日本薬学会九州支部大会
• [Remarks]
  • URL: http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/Labs/seika/index.html