Study on the effects of amino acid availability on life span and the underlying molecular mechanisms

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19429
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 金井 好克 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60204533)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大垣 隆一 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (20467525) ; 奥田 傑 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50511846) ; 岡西 広樹 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (70792589)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: アミノ酸 / トランスポーター / 寿命

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、モデル生物として線虫C. elegansを用い、腸管に発現する広い基質選択性を示すアミノ酸トランスポーターとオリゴペプチドトランスポーターを共にノックアウトすることで、線虫において個体レベルでアミノ酸アベイラビリティを低下させるモデルを構築した。このモデルの構築においては、腸管に発現する広い基質選択性を示すアミノ酸トランスポーターを探索し、系統的な発現解析と輸送機能解析により、AAT－6を選別した。しかし、AAT－6の単独のノックアウトでは有意な表現型は得られなかったため、オリゴペプチドトランスポーターPEPT-1に着目し、AAT－6とPEPT-1の共ノックアウトにより、産卵数がゼロになる強い表現型が得られることを示し、目的のモデルを完成した。AAT－6/PEPT-1共ノックアウト線虫は、有意な生存期間の延長が観察された。さらに、体長が短くしかも日齢に伴う成長が起こらない表現型も得られた。また、本研究の過程で、AAT－6と制御タンパク質ATGP-1およびNRFL-1とのタンパク質間相互作用が示されたが、特にNRFL-1は日齢（aging）にともなうAAT－6の内在化を阻止し、AAT－6を管腔側膜に維持することが明らかになった。さらに、本研究では、アミノ酸トランスポーター阻害による細胞内遊離アミノ酸量の変動解析と連動させて、変動するシグナル系を解析し得るリン酸化プロテオーム解析を最適化でき、培養細胞において成果を出せた。細胞へのアミノ酸アベイラビリティを低下させることで大きなリン酸化プロテオームの変動が生じ、特に細胞周期、タンパク質合成、細胞骨格制御に関わるシグナル系に大きな変化が見られることが明らかになった。これにより線虫のアミノ酸アベイラビリティの変動によるシグナル系変動の網羅的な把握が現実的となり、現在その検討を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Expression of L-type amino acid transporter 1 as a molecular target for prognostic and therapeutic indicators in bladder carcinoma (2020)
  • Author(s): Maimaiti Maihulan、Sakamoto Shinichi、Yamada Yasutaka、Sugiura Masahiro、Rii Junryo、Takeuchi Nobuyoshi、Imamura Yusuke、Furihata Tomomi、Ando Keisuke、Higuchi Kosuke、Xu Minhui、Sazuka Tomokazu、Nakamura Kazuyoshi、Kaneda Atsushi、Kanai Yoshikatsu、Kyprianou Natasha、Ikehara Yuzuru、Anzai Naohiko、Ichikawa Tomohiko
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Pages: 1292
  • DOI: 10.1038/s41598-020-58136-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Targeted alpha therapy using astatine (211At)-labeled phenylalanine: A preclinical study in glioma bearing mice (2020)
  • Author(s): Watabe Tadashi、Kaneda-Nakashima Kazuko、Shirakami Yoshifumi、Liu Yuwei、Ooe Kazuhiro、Teramoto Takahiro、Toyoshima Atsushi、Shimosegawa Eku、Nakano Takashi、Kanai Yoshikatsu、Shinohara Atsushi、Hatazawa Jun
  • Journal Title: Oncotarget Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] THE CONCISE GUIDE TO PHARMACOLOGY 2019/20: Transporters (2019)
  • Author(s): Alexander SPH, Kelly E, Mathie A, Peters JA, Veale EL, Armstrong JF, Faccenda E, Harding SD, Pawson AJ, Sharman JL, Southan C, Davies JA; CGTP Collaborators.
  • Journal Title: British Journal of Pharmacology Volume: 176 Pages: S397～S493
  • DOI: 10.1111/bph.14753
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] LAT1‐specific inhibitor is effective against T cell‐mediated allergic skin inflammation (2019)
  • Author(s): Hayashi Keitaro、Kaminuma Osamu、Nishimura Tomoe、Saeki Mayumi、Matsuoka Kunie、Hiroi Takachika、Jutabha Promsuk、Iwata Yohei、Sugiura Kazumitsu、Owada Takayoshi、Kurasawa Kazuhiro、Okayasu Isao、Ouchi Motoshi、Fujita Tomoe、Kanai Yoshikatsu、Endou Hitoshi、Anzai Naohiko
  • Journal Title: Allergy Volume: 75 Pages: 463～467
  • DOI: 10.1111/all.14019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CYP450s-Activity Relations of Celastrol to Interact with Triptolide Reveal the Reasons of Hepatotoxicity of Tripterygium wilfordii (2019)
  • Author(s): Jin Chunhuan、Wu Zijun、Wang Lili、Kanai Yoshikatsu、He Xin
  • Journal Title: Molecules Volume: 24 Pages: 2162～2162
  • DOI: 10.3390/molecules24112162
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cryo-EM structure of the human L-type amino acid transporter 1 in complex with glycoprotein CD98hc (2019)
  • Author(s): Lee Yongchan、Wiriyasermkul Pattama、Jin Chunhuan、Quan Lili、Ohgaki Ryuichi、Okuda Suguru、Kusakizako Tsukasa、Nishizawa Tomohiro、Oda Kazumasa、Ishitani Ryuichiro、Yokoyama Takeshi、Nakane Takanori、Shirouzu Mikako、Endou Hitoshi、Nagamori Shushi、Kanai Yoshikatsu、Nureki Osamu
  • Journal Title: Nature Structural & Molecular Biology Volume: 26 Pages: 510～517
  • DOI: 10.1038/s41594-019-0237-7
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Distribution of LAT1-targeting PET tracer was independent of the tumor blood flow in rat xenograft models of C6 glioma and MIA PaCa-2 (2019)
  • Author(s): Aoki Masanao、Watabe Tadashi、Nagamori Shushi、Naka Sadahiro、Ikeda Hayato、Kongpracha Pornparn、Horitsugi Genki、Kanai Yasukazu、Shimosegawa Eku、Kanai Yoshikatsu、Hatazawa Jun
  • Journal Title: Annals of Nuclear Medicine Volume: 33 Pages: 394～403
  • DOI: 10.1007/s12149-019-01346-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Amino Acid Transporter Expression as a Prognostic Marker in Patients With Surgically Resected Colorectal Cancer (2019)
  • Author(s): OGAWA HIROOMI、KAIRA KYOICHI、MOTEGI YOKO、YOKOBORI TAKEHIKO、TAKADA TAKAHIRO、KATOH RYUJI、OSONE KATSUYA、TAKAHASHI RYO、KATAYAMA CHIKA、OYAMA TETSUNARI、KANAI YOSHIKATSU、YAO TAKASHI、ASAO TAKAYUKI、KUWANO HIROYUKI、SHIRABE KEN
  • Journal Title: Anticancer Research Volume: 39 Pages: 2535～2543
  • DOI: 10.21873/anticanres.13375
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 次世代シークエンス解析によるシスチン尿症患者新規遺伝子変異の同定と欧米遺伝子型分類の日本人患者妥当性の検討 (2019)
  • Author(s): 坂本 信一, 納谷 幸男, 茂田 安弘, 藤村 正亮, 阿波 裕輔, 二瓶 直樹, 植田 健, 金井 好克, 三上 和男, 赤倉 功一郎, 正井 基之, 山口 邦雄, 野積 邦義, 伊藤 晴夫, 池原 譲, 安西 尚彦, 市川 智彦
  • Journal Title: 日本尿路結石症学会誌 Volume: 17 Pages: 105～110
• [Journal Article] 【トランスポーターのすべて】トランスポーターを対象とする疾患治療薬の開発 がん細胞のアミノ酸トランスポーターを標的としたがん診断と治療の開発 (2019)
  • Author(s): 金井 好克
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 270 Pages: 71～77
• [Journal Article] 【最先端プローブによる細胞外微小環境のシグナル計測】PEG結合リン脂質の細胞外表層pHイメージングへの応用 細胞膜アンカー型プローブ骨格としての可能性 (2019)
  • Author(s): 大垣 隆一, 寺村 裕治, 林 大智, 永森 收志, 高井 まどか, 金井 好克
  • Journal Title: 日本薬理学雑誌 Volume: 153 Pages: 254～260
• [Journal Article] 【食の機能実効分子のサイエンス 食品が生体に与える影響の理解と制御】アミノ酸シグナルの解明からがん治療へ アミノ酸トランスポーター阻害によるがん代謝制御 (2019)
  • Author(s): 大垣 隆一, 金井 好克
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 37 Pages: 508～513
• [Presentation] アミノ酸トランスポーターを標的としたがんの診断と治療の開発 (2020)
  • Author(s): 金井 好克
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部特別講演会薬物動態学セミナー
  • Invited
• [Presentation] Amino acid transporter LAT1 as a novel molecular target for cancer diagnosis and therapeutics (2020)
  • Author(s): Yoshikatsu Kanai
  • Organizer: Radiation Oncology Seminar in Mayo Clinic
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] トランスポーター阻害薬：標的同定と基礎薬理から臨床開発へ (2020)
  • Author(s): 金井 好克
  • Organizer: 第93回日本薬理学会年会 日本臨床薬理学会共催シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Critical moieties of aromatic amino acid probes causing renal accumulation in tumor imaging (2020)
  • Author(s): Chunhuan Jin, Ling Wei, Ryuichi Ohgaki, Suguru Okuda, Shushi Nagamori, Yoshikatsu Kanai
  • Organizer: 第93回 日本薬理学会年会
• [Presentation] Suppression of LAT1 in endothelial cells of tumor tissues exhibits an anti-angiogenesis effect (2020)
  • Author(s): Lili Quan, Ryuichi Ohgaki, Suguru Okuda, Shushi Nagamori, Yoshikatsu Kanai
  • Organizer: 第93回 日本薬理学会年会
• [Presentation] Time-course analysis of the changes in intracellular amino acid concentrations and amino acid-related signaling pathways in cancer cells induced by the inhibition of cancer-type amino acid transporter LAT1 (2020)
  • Author(s): 西窪 航, 大垣 隆一, 岡西 広樹, 奥田 傑, 金井 好克
  • Organizer: 第93回 日本薬理学会年会
• [Presentation] SGLT2阻害薬の作用メカニズムと新たな糖尿病治療薬としての期待 (2019)
  • Author(s): 金井 好克
  • Organizer: 徳島県病院薬剤師会学術講演会
  • Invited
• [Presentation] アミノ酸輸送系を利用したがん特異的化合物送達－LAT1, LAT2によるPETプローブとBNCTホウ素化合物の評価－ (2019)
  • Author(s): 金井 好克
  • Organizer: 令和元年度京都大学複合原子力科学研究所専門研究会
  • Invited
• [Presentation] Renal cystine transporters and epithelial transport disorders (2019)
  • Author(s): Yoshikatsu Kanai
  • Organizer: 11th BioMedical Transporters Conference （BioMedical Transporters 2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] アミノ酸トランスポーターLAT1を標的とした創薬 (2019)
  • Author(s): 金井 好克
  • Organizer: 薬物動態談話会 第42 年会
  • Invited
• [Presentation] ヘテロ二量型アミノ酸トランスポーター複合体LAT1-4F2hcは胎盤の合胞体性栄養膜形成に必須の細胞融合因子である (2019)
  • Author(s): 大垣 隆一, 大森 崇弘, 原 早織, 中込 咲綾, 金井 正美, 兼田（中島）加珠子, 奥田 傑, 永森 收志, 金井 好克
  • Organizer: 第66回 日本生化学会近畿支部例会
• [Presentation] Expression of amino acid transporter LAT1 in the endothelial cells of tumor tissues and its contribution to angiogenesis (2019)
  • Author(s): Lili Quan, Ryuichi Ohgaki, Suguru Okuda, Shushi Nagamori, Yoshikatsu Kanai
  • Organizer: 第135回 日本薬理学会近畿部会
• [Presentation] Identification of miRNA regulating the expression of cancer-type amino acid transporter LAT1: its potential as an antionco-miRNA (2019)
  • Author(s): 劉 星明, 大垣 隆一, 岡西 広樹, 奥田 傑, 金井 好克
  • Organizer: 第136回 日本薬理学会近畿部会