Hippo/YAP経路へのPin1作用と肝や脂肪組織の肥大、炎症、線維化への関与

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23H02959
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 浅野 知一郎 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (70242063)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 啓 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (10570616) ; 神名 麻智 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 准教授 (10619365) ; 中津 祐介 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (20452584) ; 迫田 秀之 宮崎大学, 医学部, 准教授 (50376464) ; 山本屋 武 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (50760013)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: Pin1 / 肥満 / 線維化 / 炎症

Outline of Annual Research Achievements

プロリン異性化酵素は、ターゲット蛋白のプロリンとそのN端側のアミノ酸とのペプチド結合をcisからtrans formに変換することで、標的タンパクの機能や細胞内分布等を変化させる酵素の総称である。プロリン異性化酵素はFKBP、cyclophilin、Pin1の3種類に大別され、それぞれ異なった標的タンパクに作用する。その中で、Pin1は、pSer/Thr-Proを含むモチーフを有する標的タンパクに作用する特徴を有する。そこで、以下について研究を遂行した。
① プロリン異性化酵素Pin1が、過栄養状態のマウスの肝臓、筋肉、脂肪組織、腎で顕著（5-10倍程度）かつ持続的に増加する。脂肪肝あるいはNASHでは肝の肥大と線維化が生じるが、その機序として、Pin1とHippo-YAP/TAZシグナルとの結合が関与していることを見出した。その結果として、臓器（肝、脂肪）サイズの拡大（肥満）、炎症、線維化発症（EMTやコラーゲン産生も含めて）が生じることを見出した。また、肝星細胞や腎ペリサイトに関しても、EMTや線維化促進に、Pin1・YAP/TAZシグナルが関与する結果を得た。
② アトピー性皮膚炎では、炎症と共に、好酸球の活性化が生じる。今回、ヒトアトピー性皮膚炎の病巣でPin1の発現量が顕著に上昇していることを見出した。増加したPin1はIL33のシグナル伝達を亢進させ、アトピー性皮膚炎の発症機序に関与している可能性を報告した。
③ Pin1は癌の悪性度と相関することが良く知られている。今回、癌周囲の微小環境にPin1が影響を及ぼすことを介して、癌の進展が促進される機構が存在することを報告した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

我々は、脂肪や肝におけるPin1の発現増加が、肥満やNAFLD/NASHを含むメタボリックシンドローム発症に必須の役割を果たしていることを報告してきた。しかし、近年、興味深いことに、Pin1 KOマウスが、肥満や過栄養とは無関係の、ブレオマイシンによる肺線維化、四塩化炭素やメチオニン・コリン欠乏食による肝線維化、血流阻止による腎線維化のいずれに対しても強い抵抗性を示すことが報告されてきた。すなわち、Pin1は線維化病変の形成にも不可欠な役割を果たしていることが強く示唆されるようになった。その現象において、Pin1の標的タンパクとして、Pin1はYAPとTAZの両方に結合することが新規に見出すに至った。我々は、Pin1がYAP/TAZの複数個所に結合する結果を既に得ているが、どの部位に結合すると、YAP/TAZ に対して、① LATS1/2によるリン酸化依存性の14-3-3との結合、②分解速度の調節、③核内移行等の制御が引き起こされるかを詳細に検討し、結果的に、代謝、炎症、線維化にどのような作用が生じるかを解明する実験を遂行しており、計画は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

、Pin1がYAP/TAZの複数個所に結合する結果を既に得ているが、どの部位に結合すると、YAP/TAZ に対して、① LATS1/2によるリン酸化依存性の14-3-3との結合、②分解速度の調節、③核内移行等の制御が引き起こされるかを詳細に検討し、結果的に、代謝、炎症、線維化にどのような作用が生じるかを解明する。さらに、Pin1は細胞内小胞輸送に関与するTFGの制御に関与していることから、エクソソームを介して生じる代謝や線維化との関連についても解明したい。
最終的には、我々が開発してきたPin1阻害化合物による治療（代謝改善と線維化抑制の両面において）への道を開けるようにすることを目標とする。その根拠となる学問的な知見（分子メカニズム）を証明する。

Research Products

• [Journal Article] Auraptene Enhances AMP-Activated Protein Kinase Phosphorylation and Thereby Inhibits the Proliferation, Migration and Expression of Androgen Receptors and Prostate-Specific Antigens in Prostate Cancer Cells (2023)
  • Author(s): Yasuyuki Akasaka, Shun Hasei, Yukino Ohata, Machi Kanna, Yusuke Nakatsu, Hideyuki Sakoda, Midori Fujishiro, Akifumi Kushiyama, Hiraku Ono, Akio Matsubara, Nobuyuki Hinata, Tomoichiro Asano, Takeshi Yamamotoya
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 24(21) Pages: 16011
  • DOI: 10.3390/ijms242116011.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatic Pin1 Expression, Particularly in Nuclei, Is Increased in NASH Patients in Accordance with Evidence of the Role of Pin1 in Lipid Accumulation Shown in Hepatoma Cell Lines (2023)
  • Author(s): Machi Kanna, Yusuke Nakatsu, Takeshi Yamamotoya, Akifumi Kushiyama, Midori Fujishiro, Hideyuki Sakoda, Hiraku Ono, Koji Arihiro, Tomoichiro Asano
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 24(10) Pages: 8847
  • DOI: 10.3390/ijms24108847.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The expression of prolyl isomerase Pin1 is expanded in the skin of patients with atopic dermatitis and facilitates IL-33 expression in HaCaT cells (2023)
  • Author(s): Mayu Kanamoto, Shunsuke Takahagi, Shunya Aoyama, Yuri Kido, Mikako Nakanishi, Miki Naito, Machi Kanna, Takeshi Yamamotoya, Akio Tanaka, Michihiro Hide, Tomoichiro Asano, Yusuke Nakatsu
  • Journal Title: J Dermatol . Volume: 50(4) Pages: 462-471
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16633.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prolyl isomerase Pin1 promotes extracellular matrix production in hepatic stellate cells through regulating formation of the Smad3-TAZ complex (2023)
  • Author(s): Shunya Aoyama, Yuri Kido, Mayu Kanamoto, Miki Naito, Mikako Nakanishi, Machi Kanna, Takeshi Yamamotoya, Tomoichiro Asano, Yusuke Nakatsu
  • Journal Title: Exp Cell Res . Volume: 425(2) Pages: 113544
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2023.113544.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The metabolic crosstalk between PIN1 and the tumour microenvironment (2023)
  • Author(s): Isabella Caligiuri, Canzonieri Vincenzo, Tomochiro Asano, Vinit Kumar, Flavio Rizzolio
  • Journal Title: Semin Cancer Biol . Volume: 91 Pages: 143-157
  • DOI: 10.1016/j.semcancer.2023.03.001.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] miR-582-5p targets Skp1 and regulates NF-κB signaling-mediated inflammation. (2023)
  • Author(s): Li R, Sano T, Mizokami A, Fukuda T, Shinjo T, Iwashita M, Yamashita A, Sanui T, Nakatsu Y, Sotomaru Y, Asano T, Kanematsu T, Nishimura F.
  • Journal Title: Arch Biochem Biophys. Volume: 734 Pages: 109501
  • DOI: 10.1016/j.abb.2022.109501.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Par14 interacts with the androgen receptor, augmenting both its transcriptional activity and prostate cancer proliferation (2023)
  • Author(s): Miki Naito, Kenichiro Ikeda, Shunya Aoyama, Mayu Kanamoto, Yasuyuki Akasaka, Yuri Kido, Mikako Nakanishi, Machi Kanna, Takeshi Yamamotoya, Akio Matsubara, Nobuyuki Hinata, Tomoichiro Asano, Yusuke Nakatsu
  • Journal Title: Cancer Med . Volume: 12(7) Pages: 8464-8475.
  • DOI: 10.1002/cam4.5587.
  • Peer Reviewed / Open Access