2019 Fiscal Year Research-status Report

出芽酵母ケミカルジェネティクスを用いた生薬エキス成分の真の作用機序と標的分子解明

Research Project

Project/Area Number	19K07145
Research Institution	Nagasaki International University
Principal Investigator	宇都拓洋長崎国際大学, 薬学部, 准教授 (90469396)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ケミカルジェネティクス / 出芽酵母 / 生薬エキス / 作用機序 / 標的分子 / 甘草
Outline of Annual Research Achievements	各種疾患モデル動物の利用やケミカルバイオロジーの発展に伴い、生薬エキス含有成分の作用機序の解明が進んでいる。しかしながら、生薬エキスは多種多様な成分からなる多成分系薬物であり、個々の含有成分の作用機序や成分間の相乗効果と、生薬エキスとしての薬理作用との因果関係はほとんど解明されていない。我々を含めたこれまでの研究は、エキスまたはその精製成分が特定の生物活性にどのように影響するのかをピンポイントで解析したものがほとんどであり、エキス中に混合物として存在する個々の成分の影響を網羅的に評価したものは皆無に等しい。本研究は「エキス中に混合物として存在する条件において、個々の生薬成分が標的分子群にどのように作用するのか？」を核心をなす学術的「問い」とする。その解決のために、ケミカルジェネティクス的手法による約4000株の遺伝子破壊出芽酵母株を用いた生薬エキスの感受性株の網羅的解析をベースに、生薬成分の真の作用機序および標的分子、さらに成分間の相乗効果の解明を行う。パイロット研究として、甘草エキスにより増殖が著しく制御される高感受性株を選抜した。これら甘草エキス高感受性株の遺伝子の機能とタンパク質の細胞内局在の解析した結果、甘草エキスは代表的な既知の薬剤とは違う経路を標的と作用しており、遺伝子の機能は多岐にわたり、かつ特異的な細胞内局在はないことが示唆された。現在、エキス高感受性株の増殖をモニターしながら甘草エキス成分の単離精製を進めるとともに、より詳細な解析システムの構築も行っている。さらに甘草に加えて４種の生薬エキスを新たに選抜し、遺伝子破壊出芽酵母株の混合プールに対するサブリーサルな濃度の決定、ゲノムDNAを抽出精製に取り組んでおり、これから次世代シーケンサーによる解析を行うことで各生薬エキスの全遺伝子破壊株に与える影響の網羅的解析に進む。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初、新たに選抜した4種の生薬エキスの次世代シーケンサーによる高感受性株の解析を2019年度中に開始する予定であった。しかしながら、新型コロナウイルスの影響により、年度末の研究進行に遅れが生じた。現在、通常通り研究が実施できる状態になっているため、2020年度中に遅れを取り戻せるように進行している。
Strategy for Future Research Activity	新たに選抜した4種の生薬エキスの高感受性株の網羅的解析を行う。高感受性株の遺伝子の細胞内局在部位と機能、エキス間の遺伝子変動パターンの相違や特徴を分析し、細胞内局在部位と機能、エキス間の遺伝子変動パターンを明らかにする。さらに選抜されたエキス高感受性株の増殖をモニターしながら、各生薬エキスを順次分画し、成分の単離同定を行う。
Causes of Carryover	前述の通り、当初2019年度中に開始する予定であった次世代シーケンサーによる高感受性株の解析を実施することができなかった。次年度使用額は、次世代シーケンサーの解析に関する費用であり、2020年度中に本解析を行う予定である。