2018 Fiscal Year Research-status Report
海洋生物由来がん細胞リプログラミング機構調節物質の探索
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18K05341
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
大野 修 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (20436992)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松野 研司 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50433214)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リプログラミング / キヌレニン / シアノバクテリア / 栄養飢餓 / panaxcerol B / グルタミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な構造・機能を有する生物活性物質を供給する海洋生物から、がん細胞のリプログラミング機構に着目し、[1] がん細胞におけるキヌレニン産生阻害による免疫寛容抑制剤と、[2] がん細胞に特有な栄養代謝機構を阻害する物質の獲得を試みた。
[1]については、沖縄県石垣市産シアノバクテリアOkeania sp.のMeOH抽出物より、キヌレニン産生阻害活性を有する化合物として見出した新規環状ペプチドKNP-1の量的確保を試み、4.62 kgのシアノバクテリアから41.6 mg のKNP-1を単離した。単離したKNP-1を用い、未決定であった構成アミノ酸の絶対配置の決定を試みた。KNP-1の酸加水分解により構成する各アミノ酸を確保し、Marfey法により一部のアミノ酸の絶対配置を決定した。
[2]については、栄養飢餓状態を模した高細胞密度培養条件のがん細胞に対し、選択的な細胞死誘導活性を示す化合物を海洋生物より探索し、千葉県勝浦市産シアノバクテリアのMeOH抽出物に活性を見出した。各種カラムクロマトグラフィーにより活性物質を単離し、各種スペクトル解析により活性物質が脂肪酸グリセリドの配糖体panaxcerol Bであることを見出した。panaxcerol Bは解糖系阻害条件およびグルコース飢餓条件のがん細胞に対して選択的に細胞死を誘導した。さらに、panaxcerol Bは栄養飢餓条件のがん細胞に対して選択的に選択的にアポトーシスを誘導することを見出した。
また同様に[2]について、がん細胞特有のアミノ酸代謝におけるエネルギー源としてのグルタミンに着目し、グルタミン含有条件選択的にがん細胞の増殖を阻害する物質を海洋生物より探索し、沖縄県恩納村産シアノバクテリアのMeOH抽出物に活性を見出した。各種カラムクロマトグラフィーにより活性成分を精製し、活性画分を得た。
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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
がん細胞のリプログラミング機構を調節する新たな物質を海洋生物から獲得し、作用機序を解明することを目指して、[1] がん細胞におけるキヌレニン産生阻害による免疫寛容抑制剤の探索と、[2] がん細胞に特有な栄養代謝機構を阻害する物質の探索を実施し、それぞれの研究で一定の成果が得られた。
[1]については、先行研究で見出しているキヌレニン産生阻害活性を有する化合物である新規環状ペプチドKNP-1について十分な量を確保できたため、分解反応に供することでその構造決定に向けた重要な成果を得ることができた。特にKNP-1はペプチドであることから、分解反応により構成アミノ酸を得ることができ、それらの分析により構造情報を得ることができた。
[2]については、がん細胞に対し栄養飢餓条件選択的な細胞死誘導活性を示す化合物を海洋生物より探索し、千葉県勝浦市産シアノバクテリアから脂肪酸グリセリド配糖体panaxcerol Bを単離することができた。panaxcerol Bは既知化合物ではあったが、栄養飢餓条件選択的な細胞死誘導活性は報告されておらず、本化合物が有する新たなプロファイルを明らかにすることができた。さらに作用機序を解析することで、panaxcerol Bがグルコース飢餓条件のがん細胞に対して選択的にアポトーシスを誘導することを明らかにできた。
また同じく[2]に関して、がん細胞のグルタミン代謝機構に着目して新たに構築したスクリーニング系を活用することで、沖縄県恩納村産シアノバクテリア由来の成分に、がん細胞に対するグルタミン含有条件選択的な増殖阻害活性を見出すことができた。今後、精製を進めて本活性物質を単離することで、新たながん細胞のリプログラミング調節物質の発見につながることが期待される。
以上の結果を踏まえ、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、がん細胞のリプログラミング機構を調節する新たな物質の海洋生物からの獲得と、その作用機序の解明を目指して、[1] がん細胞におけるキヌレニン産生阻害による免疫寛容抑制剤の探索と、[2] がん細胞に特有な栄養代謝機構を阻害する物質の探索を実施する。
[1]については、キヌレニン産生阻害活性を有する新規環状ペプチドKNP-1について、その分解反応による構成アミノ酸の絶対配置の解析を進めて、完全な構造を明らかにする。また、KNP-1のIFN-γのシグナル伝達経路への影響を解析し、キヌレニン産生阻害機構を明らかにする。さらには、KNP-1の標的分子解明に向けた化学修飾によるプローブ化を検討する。
[2]については、panaxcerol Bによるグルコース飢餓条件のがん細胞に対する選択的なアポトーシス誘導機構について詳細な作用機序を解析する。まず、エネルギー生産に関わるミトコンドリア呼吸鎖への影響を、ウシミトコンドリアを用いて解析する。続いて、栄養飢餓状態のがん細胞で高発現し、がん細胞の栄養飢餓耐性に寄与することが報告されている乳酸のトランスポーターMCTの発現に与えるpanaxcerol Bの影響をウェスタンブロッティング法により解析する。一方、他の海洋生物より単離したpanaxcerol Bの類縁体にも同一の活性を見出しているので、本類縁体の作用機序も明らかにする。
また同様に[2]に関して、がん細胞に対するグルタミン含有条件選択的な増殖阻害活性を見出した、沖縄県恩納村産シアノバクテリア由来の活性成分を単離し、その構造を各種スペクトル解析により明らかにする。また、単離した化合物の、がん細胞のグルタミン代謝経路の上流に位置するグルタミナーゼに対する阻害活性を評価する。
以上の実験を通じ、新たながん細胞のリプログラミング調節物質の発見とその作用機序解明を目指した研究を実施する。
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| Causes of Carryover |
（理由）既存品の修理により購入を予定していた機器が不要となったため、少額の余剰金が発生した。
（使用計画）余剰金は次年度の物品費に使用する予定である。
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[Journal Article] Minnamide A, a Linear Lipopeptide from the Marine Cyanobacterium Okeania hirsuta2019
Author(s)
Shimpei Sumimoto, Masayuki Kobayashi, Rio Sato, Seiichi Shinomiya, Arihiro Iwasaki, Shoichiro Suda, Toshiaki Teruya, Toshiyasu Inuzuka, Osamu Ohno, Kiyotake Suenaga
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Journal Title
Organic Letters
Volume: 21
Pages: 1187-1190
DOI
Peer Reviewed
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