痛み増強ノシセプチン受容体をブロックする純アンタゴニスト鎮痛薬の開発

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22600006
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松島 綾美 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60404050)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 脳・神経 / シグナル伝達 / Gタンパク質共役型受容体 / 鎮痛 / 疼痛 / 生体分子 / 生理活性 / 分子認識

Research Abstract

鎮痛剤は、最期の時まで欠かすことの出来ない薬である。今なお、モルヒネ類にかわる「夢の鎮痛薬」は実現していない。そこで本研究では、鎮痛作用を発揮するオピオイド受容体ではなく、逆の疼痛受容体、すなわち痛みシグナルを増強するノシセプチンおよびその受容体を阻害するアンタゴニストの設計という、既存と全く異なる新規メカニズムに基づく鎮痛薬の創製を目指す。
３年計画の最終年度である本年度は、丸ごと総アラニンスキャン変異体の発現プラスミド作製を当初計画通りにほぼ終了した。さらに、第２年度に引き続き、初年度に合成したCys(Npys)含有アンタゴニストを用いてノシセプチン受容体のアフィニティラベルを行った。この手法では、結合部位近傍に存在するアミノ酸（Cys）と、リガンドのSNpys基がチオール-ジスルフィド交換反応により、共有結合を形成する。ノシセプチン受容体には、７個のCysがある。本年度は、丸ごと総アラニンスキャンで作成した点変異受容体を用いてアフィニティラベル実験をしたところ、共有結合を形成している可能性のある３個のCysが明らかになった。これらの成果は、論文発表（Peptide Science 2012, 207-208 (2013)）として、既に、成果を広く世間に公表した。
さらに、本年度（2012年8月）には、米国のスクリプス研究所の研究グループにより、実現が難しいと思われていたノシセプチン受容体Ｘ線結晶構造解析が報告された。そこで、上記の３個のCysを立体構造上で分子モデル上にマッピングしたところ、近傍の芳香族アミノ酸Tyrがリガンドペプチドと強く相互作用すると考えられた。
このように、本年度は、変異体作製、アフィニティラベリング、分子モデリングのそれぞれの手法で統合的にアンタゴニストの分子メカニズム解析に成就した。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Exploration of pharmacological chaperone for rescue of misfolded and/or unfolded ORL1 nociceptin receptor proteins. (2013)
  • Author(s): Nishimura, H., Inamine, S., Li, J. Matsushima, A., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Pages: 115-118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An endocrine disruptor, bisphenol A, affects development in the protochordate Ciona intestinalis: Hatching rates and swimming behavior alter in a dose-dependent manner (2013)
  • Author(s): Matsushima, A., Kerrianne R., Shimohigashi, Y., Ian A. Meinertzhagen
  • Journal Title: Environ. Pollut. Volume: 173 Pages: 257-263
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2012.10.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Halogenated Phe-containing endomorphin-2 analogs with mixed agonist and antagonist activities. (2013)
  • Author(s): Nishio,Nishio, K., Nishimura, H., Suyama, K., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Volume: - Pages: 25-26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The impact of bisphenol A-feeding on the Drosophila neuropeptide PDF mRNA structure (2013)
  • Author(s): Matsuo, A., Nakamura, M., Takeda, Y., Matsuyama, Y., Sumiyoshi, M., Liu, X., Matsushima, A. Shimohigashi, M., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Volume: - Pages: 25-26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of affinity binding site of Cys(Npys)-elongated RYYRIK peptide antagonist by means of Cys→Ala mutated ORL1 nociceptin receptors. (2013)
  • Author(s): Matsushima, A., Nishimura, H., Inamine, S., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Volume: - Pages: 207-208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-precision binding assay procedure of tachykinin receptor NK-1 for highly potent Substance P analogs. (2013)
  • Author(s): Kuramitsu, Y., Nishimura, H., Nakamura, R., Suyama, K., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Volume: - Pages: 229-230
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bisphenol-binding pocket of constitutively active nuclear receptor CAR: Docking modeling for close-packing. (2013)
  • Author(s): Matsuyama, Y., Liu, X., Nishimura, H., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Volume: - Pages: 401-402
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト核内受容体に高親和性な化学物質の発見と「逆」阻害作用による内分泌撹乱の可能性 (2012)
  • Author(s): 松島綾美、下東康幸
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東京大学山上会館（文京区）
  • Year and Date: 20121214-20121216
• [Presentation] 薬理学的分子シャペロンによるORL1疼痛受容体タンパク質の細胞膜発現と機能のレスキュー (2012)
  • Author(s): 西村裕一、稲嶺翔吾、李 京蘭、松島綾美、下東康幸
  • Organizer: 第85回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡、（福岡市）
  • Year and Date: 20121214-20121216
• [Presentation] Cys→Ala変異ORL1ノシセプチン受容体によるCys(Npys)-RYYRIKペプチドアンタゴニストのアフィニティラベリング部位の同定 (2012)
  • Author(s): 松島綾美、西村裕一、稲嶺翔吾、下東康幸
  • Organizer: 第49回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • Year and Date: 20121107-20121109
• [Presentation] 高親和性ハロゲン化フェニルアラニン含有エンドモルフィン－２のアンタゴニスト活性 (2012)
  • Author(s): 西尾華奈子、西村裕一、巣山慶太郎、松島綾美、野瀬 健、下東康幸
  • Organizer: 第49回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • Year and Date: 20121107-20121109
• [Presentation] 疼痛ORL1受容体のＮ-エチルマレイミドCysラベリングによるノシセプチン結合の阻害 (2012)
  • Author(s): 西村裕一、松尾文香、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 平成24年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡大学 A棟（福岡市）
  • Year and Date: 20120526-20120527
• [Presentation] 鎮痛ペプチド・エンドモルフィン－２の構造を基盤としたアンタゴニストの設計と戦略
  • Author(s): 西尾華奈子、西村裕一、巣山慶太郎、松島綾美、野瀬 健、下東康幸
  • Organizer: リスクサイエンス研究フォーラム2013
  • Place of Presentation: 福岡大学セミナーハウス （福岡市）
• [Presentation] Extraordinary Strong Binding of Human Nuclear Receptor ERRγ with Endocrine-Disrupting Chemical BisphenolA
  • Author(s): Ayami Matsushima, and Yasuyuki Shimohigashi
  • Organizer: 第16回韓国ペプチド・タンパク質シンポジウム
  • Place of Presentation: サムソン記念講堂、成均館大学校、韓国 (水原)
  • Invited
• [Presentation] Pharmacological Chaperone for Fine Protein Expression of ORL1 Nociceptin Receptor in the Cell Membrane
  • Author(s): Hirokazu Nishimura, Shogo Inamine, Jinglan Li, Ayami Matsushima, and Yasuyuki Shimohigashi
  • Organizer: 第16回韓国ペプチド・タンパク質シンポジウム
  • Place of Presentation: サムソン記念講堂、成均館大学校、韓国 (水原)
• [Presentation] Halogenation of Phe-phenyl in Opioid Peptide Engdomorphin-2 for Invention of Antagonist
  • Author(s): Kanako Nishio, Hirokazu Nishimura, Keitaro Suyama, Ayami Matsushima, Takeru Nose, and Yasuyuki Shimohigashi
  • Organizer: 第16回韓国ペプチド・タンパク質シンポジウム
  • Place of Presentation: サムソン記念講堂、成均館大学校、韓国 (水原)
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://lsfb.scc.kyushu-u.ac.jp/index.html