遺伝学的解析可能な多剤超感受性酵母の作製と薬剤標的分子・作用機構解析への応用

• Project/Area Number: 12J01199
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Bioproduction chemistry/Bioorganic chemistry
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 知念 拓実 筑波大学, 生命環境系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 多剤感受性酵母 / 薬剤結合部位 / γ-Tubulin特異的阻害剤 / 多剤超感受性酵母 / 12geneΔHS-iERG / Eudistomin C / 標的分子同定 / 多剤超感受性 / 遺伝学的解析

Outline of Annual Research Achievements

「背景・目的」細胞骨格の一つである微小管はalpha/beta-tubulinのヘテロ二量体が重合・脱重合を繰り返して形成され、有糸分裂における染色体の分離に必須である。そのため微小管阻害剤は抗がん剤として臨床応用されている。しかしながら微小管は正常細胞の機能にも必須であるため、微小管阻害剤は様々な副作用を引き起こす。そのため新たな作用機構を示す微小管細胞骨格阻害薬の開発は副作用の少ない抗がん剤の開発に重要である。微小管は中心体に局在したgamma-tubulin複合体を足場にして重合を開始する。Gamma-tubulinは間期の細胞では細胞質に多く局在しており、細胞分裂期に中心体に集積することで紡錘体微小管の形成を促進する。そのためgamma-tubulin機能を特異的に阻害する化合物は分裂期の紡錘体微小管を選択的に阻害しうる可能性がある。よって、gamma-tubulinの特異的阻害剤はより副作用の少ない抗がん剤の開発に繋がる可能性を秘めている。そこで申請者は、本年度gamma-tubulinの特異的阻害剤の同定を試みた。
「結果」Beta-Tubulinとgamma-tubulinの構造類似性に着目し、beta-tubulin作用薬とその類縁体の中からgamma-tubulin結合物質の探索を行った結果、gamma-tubulin特異的阻害剤としてgatastatinを見出した。GatastatinはHeLa細胞の微小管ネットワークを破壊せずに紡錘体形成異常を誘導し、細胞分裂期で細胞周期を停止させることが明らかとなった。続いてgatastatinのgamma-tubulin上の結合部位を検討するため、前年度に作成した多剤超感受性酵母を用いてgatastatin耐性変異株を35株取得した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of a new benzophenone-diketopiperazine-type potent antimicrotubule agent possessing a 2-pyridine structure. (2014)
  • Author(s): Hayashi Y, Takeno H, Chinen T, Muguruma K, Okuyama K, Taguchi A, Takayama K, Yakushiji F, Miura M, Usui T, Hayashi Y.
  • Journal Title: ACS Med Chem Lett. Volume: 5 Issue: 10 Pages: 1094-1098
  • DOI: 10.1021/ml5001883
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Construction of a genetic analysis-available multidrug sensitive yeast strain by disruption of the drug efflux system and conditional repression of the membrane barrier system (2014)
  • Author(s): Chinen T, Nagumo Y, Usui T.
  • Journal Title: The Journal of General and Applied Microbiology Volume: 60 Issue: 4 Pages: 160-162
  • DOI: 10.2323/jgam.60.160
  • NAID: 130004694352
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Terpendole E and its derivative inhibit STLC - and GSK-1-resistant Eg5 (2014)
  • Author(s): Tarui Y, Chinen T, Nagumo Y, Motoyama T, Hayashi T, Hirota H, Muroi M, Ishii Y, Kondo H, Osada H, Usui T.
  • Journal Title: ChemBioChem Volume: (In press) Issue: 7 Pages: 934-938
  • DOI: 10.1002/cbic.201300808
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of microtubule assembly by a complex of actin and antitumof macrolide aplyronine A. (2013)
  • Author(s): Kita M, Hirayama Y, Yoneda K, Yamagishi K, Chinen T, Usui T, Sumiya E, Uesugi M, Kioshi H.
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society Volume: vol. 135 Issue: 48 Pages: 18089-18095
  • DOI: 10.1021/ja406580w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glaziovianin A Prevents Endosome Maturation via Inhibiting Microtubule Dynamics. (2013)
  • Author(s): Chinen T, Kazami S, Nagumo Y, Hayakawa I, Ikedo A, Takagi M, Yokosuka A, Imamoto N, Mimaki Y, Kigoshi H, Osada H, Usui T.
  • Journal Title: ACS Chemical Biology Volume: (In press) Issue: 5 Pages: 884-889
  • DOI: 10.1021/cb300641h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and structure activity relationships of benzophenone-bearing diketopiperazine-type anti-microtubule agents (2012)
  • Author(s): Yamazaki Y, Sumikura M, Masuda Y, Hayashi Y, Yasui H, Kiso Y, Chinen T, Usui T, Yakushiji F, Potts B, Neuteboom S, Palladino M, Lloyd GK, Hayashi Y.
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemisty Volume: 20 Issue: 14 Pages: 4279-4289
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2012.05.059
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design, synthesis, and biological evaluation of the an alogues of glaziovianin A, apotent antitumor isoflavone (2012)
  • Author(s): Hayakawa l, Ikedo A, Chinen T, Usui T, and Kigoshi H
  • Journal Title: Bioorganic Medicinal Chemisty Volume: 20 Issue: 19 Pages: 5745-5756
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2012.08.005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] γチューブリン特異的阻害剤の探索と発見 (2015)
  • Author(s): 知念 拓実、塩田 秀也、Peng LIU、Elmar SCHIEBEL、早川 一郎、木越 英夫、臼井 健郎
  • Organizer: 日本農芸化学会本会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県、岡山市）
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] Target identification of eudistomin C, an antiviral natural product, by yeast genetics and affinity probe approaches (2015)
  • Author(s): Chinen T, Ota Y, Yoshida K, Nagumo Y, and Usui T
  • Organizer: 2015 International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
  • Place of Presentation: School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi, China
  • Year and Date: 2015-01-12
• [Presentation] Fungal metabolite terpendole E and the derivative inhibit rnitotic kinesin KSP through novel mechanism (2014)
  • Author(s): Chinen T and Usui T
  • Organizer: 2014 International Symposium on New Frontiers in Microbilogy and Biotechnology
  • Place of Presentation: 中華人民共和国・無錫
• [Presentation] Glaziovianin Aはcolchicine結合部位に結合し、微小管ダイナミクスを阻害する (2013)
  • Author(s): 知念 拓実、高木 昌俊、早川 一郎、木越 英夫、今本 尚子、臼井 健郎
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] Construction and application of multidrug hyper sensitive yeast (2013)
  • Author(s): Chinen T. and Usui T
  • Organizer: International Symposium on New Frontiers in Microbiology and Biotechnology
  • Place of Presentation: 中華人民共和国・無錫
  • Year and Date: 2013-03-06
• [Presentation] Glaziovianin Aを用いた微小管ダイナミクスの細胞内機能解析 (2012)
  • Author(s): 知念拓実、南雲陽子、早川一郎、木越英夫、臼井健郎
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部会
  • Place of Presentation: 新潟薬科大学
  • Year and Date: 2012-10-27
• [Patent(Industrial Property Rights)] 微小管重合阻害剤 (2014)
  • Inventor(s): 臼井 健郎、木越 英夫、早川 一郎、知念 拓実、塩田 秀也
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人筑波大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-267073
  • Filing Date: 2014-12-29
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多剤超感受性酵母 (2013)
  • Inventor(s): 臼井 健郎, 知念 拓実
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人筑波大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-07-12