Exploration of pure antagonist analgesics to block the algesic nociceptinreceptor

2012 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22600006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 疼痛学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: MATSUSHIMA Ayami 九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (60404050)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SHIMOHIGASHI Yasuyuki 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00211293)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Keywords: ケミカルバイオロジー / シグナル伝達 / 生理活性 / 生体分子 / 鎮痛 / 脳・神経 / 構造活性相関 / 分子認識

Research Abstract

The goal of this study is to develop the analgesics based on novel antagonistmolecular mechanisms of the algesic nociceptin receptor, but not on ordinary agonist mechanisms of the analgesic opioid receptors. To set and achieve this goal, we performed
(1) alanine scanning of allamino acids of the receptor
(2) affinity labeling, and
(3) molecular modeling.
We have succeeded in preparations of all of possible point-mutated receptors one-by-one, and also in preparations of the affinity ligands for them. These enabled to identify three essential Cys residues present in the ligand-binding cavity. Their mapping on the modeling 3D-structure suggested that neighboring Tyr is a key residue for the antagonist binding.

Research Products

• [Journal Article] Halogenated Phe-containing endomorphin-2 analogs with mixed agonist and antagonist activities. (2013)
  • Author(s): Nishio, K., Nishimura, H., Suyama, K., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Pages: 25-26
  • Peer Reviewed
• [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] 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 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 Pages: 213-214
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two different binding modes of peptide library-based antagonist acyl-RYYRIK amide in the orl1 nociceptin receptor. (2013)
  • Author(s): Inamine, S., Nishimura, H., Li, J., Matsushima, A. Costa, T., and Shimohigashi, Y
  • Journal Title: Peptide Science 2012 Pages: 229-230
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receptor Binding Characteristics of Tritium-labeled Pure antagonist Peptide for Hyperalgesic nociceptin ORL1 receptor. (2012)
  • Author(s): Inamine, S., Nishimura, H., Li, J., Matsushima, A., Nose, T., Costa, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2011 Pages: 183-184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Affinity labeling of the ORL1 nociceptin receptor by Cys(Npys)-elongated RYYRIK peptide antagonist. (2012)
  • Author(s): Matsushima, A., Nishimura, H., Inamine, S., Uemura, S., and Shimohigashi, Y
  • Journal Title: Peptide Science 2011 Pages: 179-180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects ofthe halogenation of Phe-phenyl group of two consecutive residues in endomorphin-2 on the interaction with the μ-opioid receptors (2012)
  • Author(s): Nishio, K., Hishimura, H., Suyama, K., Abe, Y., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y
  • Journal Title: Peptide Science 2011 Pages: 171-172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural essentials of hyperalgesic nococeptin ORL1 receptor for ligand binding and receptor activation. (2012)
  • Author(s): Nishimura, H., Li, J., Isozaki, K., Abe, Y., Inamine, S., Matsushima, A., Nose, T., Costa, T., and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2011 Pages: 33-34
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploration of the binding site of ORL1 nociceptin receptor antagonist. (2011)
  • Author(s): Inamine, S., Li, J., Nishimura, H., Matsushima, A., Nose, T., Costa, T. and Shimohigashi, Y
  • Journal Title: Peptide Science 2010 Volume: 167
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Capturing of the free cysteine residue in the ligand-binding site by affinity labeling of the ORL1 nociceptin receptor (2011)
  • Author(s): Matsushima, A., Nishimura, H., Inamine, S., Uemura, S., Shimohigashi, Y
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Volume: 19 Pages: 759-7602
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Trp residue of opioid receptor TM5 present at the cell membrane interface is a molecular anchor for full activation. (2010)
  • Author(s): Nishimura, H., Li, J., Inokuchi, N., Koikawa, S., Matsushima, A., Nose, T., Costa, T. and Shimohigashi, Y.
  • Journal Title: Peptide Science 2010 Volume: 175
  • Peer Reviewed
• [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 (2013)
  • 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)
  • Year and Date: 2013-03-11
• [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: 20121214-16
• [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: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡(福岡市)
  • Year and Date: 20121214-16
• [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: 20121107-09
• [Presentation] フォールディング未完のORL1ノシセプチン受容体タンパク質救出に働く薬理学的分子シャペロンの探索 (2012)
  • Author(s): 西村裕一、稲嶺翔吾、李 京蘭、松島綾美、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: 20121107-09
• [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: 20121107-09
• [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: 20120526-27
• [Presentation] Extraordinary Strong Binding of Human Nuclear Receptor ERRγ with Endocrine-Disrupting Chemical BisphenolA (2012)
  • Author(s): Matsushima, A., and Shimohigashi, Y.
  • 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)
  • Year and Date: 2012-11-30
• [Presentation] Pharmacological Chaperone for Fine Protein Expression of ORL1 Nociceptin Receptor in the Cell Membrane、 (2012)
  • Author(s): Nishimura, H., Inamine, S., Li, J., Matsushima, A., and Shimohigashi, Y.
  • 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)
  • Year and Date: 2012-11-30
• [Presentation] Halogenation of Phe-phenyl in Opioid Peptide Engdomorphin-2 for Invention of Antagonist (2012)
  • Author(s): Nishio, K., Nishimura, H., Suyama, K., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y.
  • 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)
  • Year and Date: 2012-11-30
• [Presentation] Nociceptin ORL1 Receptor Activation Requires Functionally Indefinite Receptor Amino Acid Residues (2011)
  • Author(s): Nishimura, H., Inamine, S., Matsushima, A., Nose, T., and Shimohigashi, Y
  • Organizer: CBI/JSBi2011合同大会(情報計算化学生物学会(CBI学会)2011年大会/2011年日本バイオインフォマティクス学会年会)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 20111029-1108
• [Presentation] Cys(Npys)基を付加したアンタゴニストペプチドRYYRIK によるORL1ノシセプチン受容体のアフィニティラベリング (2011)
  • Author(s): 松島綾美、西村裕一、稲嶺翔吾、植村志帆、下東康幸
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 20110927-29
• [Presentation] 疼痛ノシセプチンORL1受容体のトリチウム標識純アンタゴニストの受容体結合特性 (2011)
  • Author(s): 稲嶺翔吾、西村裕一、李 京蘭、松島綾美、野瀬 健、Tomasso Costa、下東康幸
  • Organizer: 第48回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 20110927-29
• [Presentation] 疼痛ノシセプチン受容体ORL1のリガンド結合と受容体活性化に必須な構造要因 (2011)
  • Author(s): 西村裕一、李 京蘭、磯崎 要、阿部由則、稲嶺翔吾、松島綾美、野瀬 健、Tomasso Costa、下東康幸
  • Organizer: 第48回ペプチド討論
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 20110927-29
• [Presentation] エンドモルフィン-2の連続するPhe残基のフェニル基ハロゲン化によるμオピオイド受容体に対する相互作用の変化 (2011)
  • Author(s): 西尾華奈子、西村裕一、巣山慶太郎、阿部由則、松島綾美、野瀬 健、下東康幸
  • Organizer: 第48回ペプチド討論
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 20110927-29
• [Presentation] δ-オピオイド受容体リガンド・デルトルフィンIIのダイマーによる受容体二価性構造の解析 (2011)
  • Author(s): 伊藤夏希1,2、西村裕一1,2、松島綾美1,2、野瀬 健1,2、Tmmaso Costa3、下東康幸1,2
  • Organizer: 第48回ペプチド討論
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 20110927-29
• [Presentation] 疼痛ノシセプチン受容体の純アンタゴニストのトリチウム標識標準化合物の受容体結合特性の解析 (2011)
  • Author(s): 稲嶺翔吾、西村裕一、李 京蘭、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市)
  • Year and Date: 20110921-24
• [Presentation] 疼痛ノシセプチン受容体ORL1のリガンド結合と受容体活性化に必須な構造要因 (2011)
  • Author(s): 西村裕一、李 京蘭、磯崎 要、阿部由則、稲嶺翔吾、松島綾美、野瀬 健、Tomasso Costa、下東康幸
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都市)
  • Year and Date: 20110921-24
• [Presentation] 疼痛受容体アンタゴニストのトリチウム標識標準化合物の開発およびその結合特性の解析 (2011)
  • Author(s): 稲嶺翔吾、西村裕一、李 京蘭、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 2011年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 久留米大学医学部・筑水会館(久留米市)
  • Year and Date: 20110521-22
• [Presentation] 疼痛ORL1受容体膜貫通ドメインの構造機能相関解析 (2011)
  • Author(s): 西村裕一、李 京蘭、磯崎 要、阿部由則、稲嶺翔吾、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 2011年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 久留米大学医学部・筑水会館、(久留米市)
  • Year and Date: 20110521-22
• [Presentation] μ-オピオイド受容体内在性リガンド・エンドモルフィン-2のC末端に連続するPhe残基の重要性 (2011)
  • Author(s): 西尾華奈子、巣山慶太郎、西村裕一、松島綾美、野瀬 健、下東康幸
  • Organizer: 第48回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(北九州市)
  • Year and Date: 2011-07-09
• [Presentation] Exploration of the binding site of ORL1 nociceptin receptor antagonist (2010)
  • Author(s): Inamine, S., Li, J., Matsushima, A., Nose, T., Costa, T., Shimohigashi, Y
  • Organizer: 5th International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Kyoto international conference center, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20101204-09
• [Presentation] A Trp residue of opioid recetor TM5 is present at the cell membrane interface as a molecular anchor for full activation (2010)
  • Author(s): Nishimura, H., Li, J., Inokuchi, N., Koikawa, S., Nose, T., Matsushima, A., Costa, T., Shimohigashi, Y.
  • Organizer: 5th International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Kyoto international conference center, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20101204-09
• [Presentation] Structure-activity studies on nociceptin and its receptor ORL1 (2010)
  • Author(s): Shimohigashi, Y., Nishimura, H., Li, J., Inokuchi, N., Koikawa, S., Nose, T., Matsushima, A., osta, T
  • Organizer: 5th International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Kyoto international conference center, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20101204-09
• [Presentation] オピオイド受容体δ、μ、κに共通するTM5におけるTrp残基の役割 (2010)
  • Author(s): 西村裕一、李 京蘭、井口暢子、肥川紗矢香、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 2010年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島市)
  • Year and Date: 20100522-23
• [Presentation] 疼痛ペプチド・ノシセプチンの純アンタゴニストMeSAC-RYYRIK-NH2の受容体結合部位 (2010)
  • Author(s): 稲嶺翔吾、李 京蘭、松島綾美、野瀬 健、Tommaso Costa、下東康幸
  • Organizer: 第47回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(北九州市)
  • Year and Date: 2010-07-10
• [Remarks] 九州大学大学院理学研究院化学部門構造機能生化学研究室ホームページ
  • URL: http://lsfb.scc.kyushu-u.ac.jp/
• [Remarks] 九州大学リスクサイエンス研究センターホームページ
  • URL: http://RSRC.scc.kyushu-u.ac.jp/index.html