2013 Fiscal Year Research-status Report
PPCPsのエストロゲン様作用の一斉スクリーニング分析
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25550041
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Shokei Junior College |
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Principal Investigator |
石橋 弘志 尚絅大学短期大学部, その他部局等, 准教授 (90403857)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 医薬品 / 水環境汚染 / エストロゲン受容体 / 計算化学 / メダカ |
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| Research Abstract |
水環境中で検出される医薬品類や化粧品等のパーソナルケア製品（PPCPs）による生態影響が問題視されており、特に魚類などの水棲生物は慢性的な影響を受ける可能性がある。魚類における慢性毒性影響のエンドポイントとして、産卵数の減少や受精率の低下が知られており、エストロゲン受容体（ER）の機能と密接な関連がある。しかしながら、ERとPPCPsの相互作用を網羅的に調査した研究はほとんどない。本研究では、in silicoで魚類ERαの立体構造を予測し、PPCPsとの結合状態を解析した。
まず分子シミュレーションソフトウェアを用いて、メダカ、ゼブラフィッシュ、ローチ、コイ、ファットヘッドミノーおよびイトヨのERαリガンド結合領域の立体構造モデルを予測し、ドッキングプログラムASEDockを用いて79種類のPPCPsとの結合ポテンシャルエネルギーを算出し結合状態を解析したところ、各魚種のERαに対してエストロゲン類（17β-estradiol、estriol、estrone）は高い結合親和性を示した。また、更年期障害の治療目的にホルモン補充剤の医薬品として使用されるエクイリンなどのエクイン類は、エストロゲン類と同程度の高い結合親和性を示した。さらに一部の魚種のERαに対して、鎮痛剤/抗炎症剤indomethacine、脂質低下薬bezafibrate、βブロッカーmetoprololなどは比較的高い結合親和性を示した。
PPCPsの相互作用ポテンシャルエネルギーのERα間比較において違いのみられたメダカ、コイおよびイトヨについて、PPCPsとの相互作用に関与するアミノ酸の推定を試みた。ステロイド骨格を有するエストロゲン類およびエクイン類とその代謝物、あるいは他のPPCPsについて相互作用に関与するアミノ酸を明らかにした。また、それらの種類や距離はERα間で異なることが示唆された。以上のことから、in silicoスクリーニングによりPPCPsのエストロゲン様作用が明らかとなった。
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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
In silicoでメダカ、ゼブラフィッシュ、ローチ、コイ、ファットヘッドミノーおよびイトヨのERαリガンド結合領域の立体構造モデルを予測し、PPCPsとの結合状態を解析した。結果として、各魚種のERαに対してエストロゲン類（17β-estradiol、estriol、estrone）は高い結合親和性を示した。また、更年期障害の治療目的にホルモン補充剤の医薬品として使用され、妊娠中の牝馬の尿中にも含まれているエクイリンなどのエクイン類は、エストロゲン類と同程度の高い結合親和性を示した。さらに一部の魚種のERαに対して、鎮痛剤/抗炎症剤indomethacine、脂質低下薬bezafibrate、βブロッカーmetoprololなどは比較的高い結合親和性を示した。PPCPsの相互作用ポテンシャルエネルギーのERα間比較において違いのみられたメダカ、コイおよびイトヨについて、PPCPsとの相互作用に関与するアミノ酸の推定を試みたところ、ステロイド骨格を有するエストロゲン類およびエクイン類とその代謝物、あるいは他のPPCPsについて相互作用に関与するアミノ酸を明らかにした。また、それらの種類や距離はERα間で異なることが示唆された。以上のことから、in silicoスクリーニングによりPPCPsのエストロゲン様作用が明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
魚類では、複数のエストロゲン受容体（ER）の存在が確認されている。今後は、ERα以外についても対象として、リガンドの相互作用についてドッキング シミュレーション解析を行う。さらにERsの機能性は、化合物とERsの結合親和性だけでは十分に評価できない。ERsアゴニストは生体内に侵入後、ERsを介して様々な標的遺伝子の転写を促進あるいは抑制することで機能を発揮するからである。そこでERs cDNAクローンを用いたin vitroレポーター遺伝子アッセイ系により、ドッキングシミュレーション解析により 得られた候補化合物を対象としてERs転写活性化能を測定する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初計画していた人件費･謝金の執行において、最適な人材が確保できなかったため。
人材派遣会社等を通じて最適な人材を確保する予定である。
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[Journal Article] Comparative study of the biological effects of antimicrobials, triclosan and trichlocarban, for C. elegans2014
Author(s)
Inokuchi, A., Nihira, M., Minakoshi, M., Yamamoto, R., Ishibashi, H., Tominaga, N., Arizono, K.
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Journal Title
Journal of Environment and Safety
Volume: 4
Pages: 印刷中
Peer Reviewed
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[Journal Article] Quantitative analysis of the interaction of constitutive androstane receptor with chemicals and steroid receptor coactivator 1 using surface plasmon resonance biosensor systems: a case study of the Baikal seal (Pusa sibirica) and the mouse2013
Author(s)
Dau, P. T., Sakai, H., Hirano, M., Ishibashi, H., Tanaka, Y., Kameda, K., Fujino, T., Kim, E. Y., Iwata, H.
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Journal Title
Toxicological Sciences
Volume: 131
Pages: 116-127
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Study of dietary phytoestrogens and estrogenic activity in pet animal diets2013
Author(s)
Nakashima, S., Ji, H., Ishitobi, S., Kawazoe, S., Koga, M., Shinohara, R., Ishibashi, H., Tominaga, N., Arizono, K.
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Journal Title
Japanese Journal of Food Chemistry and Safety
Volume: 20
Pages: 22-30
Peer Reviewed
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[Presentation] Transcriptomic analysis of the liver of Japanese medaka (Oryzias latipes) exposed to Kanechlor-500, BDE47 or PFOS2013
Author(s)
Ishibashi, H., Uchida, M., Hirano, M., Kobayashi, J., Komorita, T., Nakamura, H., Kagami, Y., Kusano, T., Ishibashi, Y., Arizono, K.
Organizer
7th International Conference on Marine Pollution and Ecotoxicology
Place of Presentation
Hong Kong
Year and Date
20130617-20130621
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