2022 Fiscal Year Annual Research Report
病態に直結するPKAシグナル伝達機構の解明と治療法開発
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22H03085
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
内田 信一 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (50262184)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | PKA / AQP2 / AKAP / LRBA / 肥満症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、我々が発見した新規 protein kinase A（PKA）制御法を用いることで、先天性腎性尿崩症や肥満症などの治療薬開発に難渋している疾患の病態解明と新規治療戦略の提言を目指す。申請者は、腎臓集合管において尿濃縮力を調節するバゾプレシン/cAMP/ PKA/AQP2水チャネルシグナル伝達系の研究を行っており、cAMPを介さずにPKA/ AQP2を直接的に活性化する低分子化合物FMP-API-1/27を発見した。FMP-API-1/27にはPKAとPKAのアンカータンパクであるA-kinase anchoring proteins (AKAPs) との結合を阻害する作用があることから、この化合物の作用機序と標的タンパクの同定を突破口として尿濃縮に直結する新規PKAシグナル伝達系を解明するとともに、リード化合物の誘導体展開や類似構造を指標としたin silicoのスクリーニングにより多数のPKA活性制御薬の開発を進める。化合物の中には、尿濃縮効果がないが、肥満症の治療標的である脂肪細胞のPKAを強力に活性化するものがあり、腎外組織における第一の標的として肥満症におけるPKA機能の解明と治療薬開発も進める。
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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
AKAPは50種類以上存在しているが、腎臓集合管においては約20種類のAKAPが発現していることをRNA-Seqやプロテオミクスの結果を用いて明らかにした。その中でも、FMP-API-1/27はLRBA－PKA結合を特異的に阻害していた。抗LRBA抗体を作成したところ、LRBAはAQP2と同一の細胞内小胞に局在していることが明らかになった。
LRBAはPKAの足場タンパク（AKAP）としてPKAの細胞内局在を決める役割を持つことが知られている。そこで、LRBAをノックアウトしたところ足場の消失によりPKAがAQP2周囲に局在できなくなり、バゾプレシンを投与してもAQP2がリン酸化されなかった。その結果、Lrbaノックアウトマウスの飲水量を制限すると、尿濃縮機構の破綻により尿量を減らすことができず、体重が急激に低下した。FMP-API-1/27に加え、バゾプレシンもLRBA－PKA結合を阻害していたことから、LRBAに結合するPKAを選択的に活性化することが、多尿をきたす疾患の新たな創薬標的になると考えられた。
褐色脂肪培養細胞においてPKA活性化効果を発揮した化合物Xを高脂肪食肥満モデルマウスに16週間経口投与すると、β3受容体アゴニスト（ミラベグロン）とは対照的に心拍や血圧に影響なく熱産生や抗肥満効果を発揮した。化合物Xは白色脂肪のPKAも活性化しており脂肪分解の亢進が予想されたが、血中の遊離脂肪酸は上昇していなかった。白色脂肪においてPKA基質の発現量が変化していることがその一因と考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
LRBAは、水の出納を調節する腎臓集合管に加え、尿からの塩の再吸収量を調節するヘンレループの上行脚や遠位尿細管にも発現していた。LRBAが塩輸送体の活性をどのように調節しているかを明らかにする。利尿剤負荷試験により塩輸送体の障害部位を決定し、高塩食や低塩食負荷時の採血結果を明らかにする。また、テレメトリーを用いて血圧を測定する。さらに、塩輸送体を制御する上流のシグナル分子の遺伝子改変マウスを用いることで、さらなるLRBAの役割の理解を深める。
高脂肪食肥満モデルマウスにおいて、化合物Xによる白色脂肪の長期PKA活性化がタンパク発現量をどのように変化させているかをプロテオミクスを用いて解析する。さらに、pPKA抗体と質量分析を組み合わせることで、化合物Xによってリン酸化される有望なPKA基質を同定する。同定されたPKA基質のトランスジェニックマウスを用いて、肥満症におけるPKAシグナルの役割を検証する。
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[Journal Article] LRBA is essential for urinary concentration and body water homeostasis2022
Author(s)
Hara Y, Ando F, Oikawa D, Ichimura K, Yanagawa H, Sakamaki Y, Nanamatsu A, Fujiki T, Mori S, Suzuki S, Yui N, Mandai S, Susa K, Mori T, Sohara E, Rai T, Takahashi M, Sasaki S, Kagechika H, Tokunaga F, Uchida S.
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 119
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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