2020 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 – 2022-03-31
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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 / KNP-1 / βアミノ酸 / グルタミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、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探索と構造決定、機能解明を目指した研究に着手した。
[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抽出物より単離した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、昨年度に未決定であったβアミノ酸部位の2か所の不斉点の立体化学の決定を試みた。同様のβアミノ酸部位を含有する既知化合物で取られた手法を参照し、まず、KNP-1を水素添加しβアミノ酸部位に含まれるアルキンを還元した。水素添加したKNP-1を酸加水分解し、末端アルキンがアルカンとなったβアミノ酸を得た。次に、本βアミノ酸の化学合成を試みた。過去の報告を参照し、市販のtrans-methyl 2-octenoateから全4工程で所望のβアミノ酸を合成した。なお、2か所の不斉点の立体化学が異なる2種類のジアステレオマーをそれぞれ合成した。今後、KNP-1由来のβアミノ酸と合成した標品について、Marfey法を用いて2か所の不斉点の立体化学を決定する予定である。
[2]については、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の探索を行い、沖縄県石垣市産の種未同定シアノバクテリアのMeOH抽出物に活性を見出した。本シアノバクテリアのMeOH抽出物を、分液、各種カラムクロマトグラフィーにより精製し、活性物質を単離した。単離した化合物のESIMSと1H NMRのスペクトルを解析し、本化合物が新規のペプチド性化合物であることを見出した。今後、さらなるスペクトル解析を行い、本化合物の構造を明らかにする。
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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
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ることができている。
[1]については、キヌレニン産生阻害活性を有する化合物としてシアノバクテリアOkeania sp.のMeOH抽出物より見出し、決定した新規環状ペプチドKNP-1について、2019年度までに平面構造と、分子内に合計9か所存在する不斉点のうち、7か所の不斉点の立体化学を決定した。2020年度は、残す2か所の不斉点の立体化学の決定のための鍵物質となるβアミノ酸を、KNP-1への水素添加と酸加水分解による獲得に成功した。更に、同βアミノ酸の化学合成にも成功した。後は、Maefey法の活用により、2か所の不斉点の立体化学の決定が可能となることから、KNP-1の完全な構造決定に向けた大きな進展があった。
[2]については、がん細胞に特有な栄養代謝機構としてがん細胞のグルタミン代謝に着目し、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のスクリーニングを行い、沖縄県石垣市産の種未同定シアノバクテリアのMeOH抽出物に活性を見出した。本シアノバクテリアのMeOH抽出物から各種カラムクロマトグラフィー等による精製で活性物質の単離に成功した。単離した化合物はスペクトルを解析により、新規ペプチド性化合物であることを見出している。このように、新たな、がん細胞に特有な栄養代謝機構を阻害する可能性のある物質の獲得に成功しており、、進展があったと考えている。
以上の結果を踏まえ、本研究は概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、[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、それぞれ有用性が期待できる化合物の獲得を目指す。
[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の構造内における立体化学が未決定である2か所の不斉点の立体化学を決定する。水素添加したKNP-1の酸加水分解により、末端アルキンがアルカンとなったβアミノ酸は獲得済みであり、同じく、想定される立体化学をもつ対応するβアミノ酸も合成済みである。後は、これらについてMarfery法を適用すべく、それぞれをN-(5-Fluoro-2,4-dinitrophenyl)-leucinamide (FDLA)誘導体化し、HPLＣにより分析して保持時間の比較から、未解明であった立体化学を決定する。同様に、KNP-1の作用機序解明に向け、KNP-1の細胞内シグナル伝達経路への影響をウェスタンブロッティング法等により解析し、キヌレニン産生阻害機構を明らかにする。
[2]については、千葉県館山市産シアノバクテリアのMeOH抽出物から見出した、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て選択的な細胞死誘導活性を示す化合物の構造を決定する。また、既に同一活性を有することを見出したpanaxcerol B及び単離した化合物による栄養飢餓条件のがん細胞に対する選択的な細胞死誘導機構について、詳細な作用機序を解析する。また、沖縄県石垣市産の種未同定シアノバクテリアのMeOH抽出物より見出した、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化合物の構造を、各種スペクトル解析により決定する。
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す。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の情勢もあり、特に年度前半において大学への入構制限があったため全体的に実験量が減少した。特に学生の入構禁止等もあり、４－７月の実験量が少なかった。また、同じくコロナ禍の情勢のため、予定していたフィールドワークが実施できず、また、成果報告のための学会が相次いでオンライン開催となったため計上していた旅費の支出がなされなかった。研究成果自体は十分なものであったが、予定した支出がなされなかったため、次年度繰り越し分が生じた次第である。
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