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プロスタグランジン受容体の多量体化の意義と創薬への応用

Research Project

Project/Area Number 19K22503
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

杉本 幸彦  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (80243038)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsプロスタグランジン / プロスタノイド / 多量体化 / GPCR / 構造活性相関 / シグナル伝達 / 逆作動薬 / ω3脂肪酸 / 多量体 / 脂質メディエーター / 酸化脂肪酸
Outline of Research at the Start

プロスタグランジン(PG)受容体に関するこれまでの知見に基づき、以下の仮説を立てた。EP3受容体は、アゴニスト結合に依存して他のPG受容体(FP受容体やEP3受容体自身)と多量体を形成することで、他方の受容体を長期にトランス活性化し、発熱や疼痛、分娩などの生理機能を発揮する。本研究の目的は、本仮説を検証することで、PG受容体多量体化の生理的意義を解明するとともに受容体の多量体化を標的とした創薬シーズを発掘することである。

Outline of Annual Research Achievements

プロスタグランジン(PG)は、8種類の細胞膜受容体GPCRを介して発熱・疼痛など多彩な生理・病態作用を発揮する脂肪酸メディエーターである。研究代表者は、異なる二種のPG受容体がヘテロ多量体を形成し、一方の受容体を活性化しただけで、他方の受容体を活性化するとともに、リガンド結合を保持することで個々の受容体による細胞内シグナル活性化を増強する可能性を見出した。本研究は、こうした予備的知見に基づき、PG受容体の多量体形成の分子機構と意義を解明するとともに、受容体多量体化を標的とした遮断薬を探索同定し、新視点からの医薬品開発を目指すことを目的とする。これまでに、以下の成果を得ている。
1)ヒトプロスタグランジン受容体EP4の立体構造を認識しPGE2結合を阻害するモノクローナル抗体を「結晶化リガンド」として用いることで、EP4受容体-EP4遮断薬-抗体複合体を結晶化し、立体構造を解明した。その結果、EP4受容体は、結合ポケットの細胞外側に蓋をされ、細胞膜側に開口した小孔からPGがアクセスすること、EP4拮抗剤のカルボン酸がリガンドアクセス孔のArg残基に直接結合することを見出した。2) PG受容体のG蛋白質/β-arrestin(βarr)活性化、多量体形成に関するハイスループット解析系を確立した。3) PG受容体のG蛋白質/βarr活性化および多量体形成を指標として、種々のPG類縁体による活性化・遮断プロファイルを解析している。4) 点変異PG受容体を作出し、各点変位の影響を検討中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究課題採択後、令和元年度は、Luc発光やBRETを利用した受容体活性化系を確立できたが、令和2年2月以降、コロナ禍により共同研究が滞り、やや遅れを生じたが、オンライン会議の環境が整い、共同研究を継続した。また令和2年10月に、BRET計測用の蛍光・発光プレートリーダーが故障・修理不能となり、やや遅れを生じたが、代替機種を学部共通機器として導入し、遅れを取り戻すよう解析系を推進している。

Strategy for Future Research Activity

コロナ禍と機器故障により、当初計画に比べてやや遅れを生じているが、何とか克服できる目処が立ったため、解析担当の学生を増員するとともに、複数受容体に点変異を導入・同時解析することで遅れの挽回を目指している。

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(46 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 17 results,  Open Access: 16 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Edinburgh(英国)

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    • Journal Title

      Cell. Mol. Immunol.

      Volume: 8 Pages: 1-13

    • DOI

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      Suchiva P, Takai T, Kamijo S, Maruyama N, Yokomizo T, Sugimoto Y, Okumura K, Ikeda S, Ogawa H
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      International Archives of Allergy and Immunology

      Volume: in press

    • DOI

      10.1159/000514975

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      J. Ocul. Pharmacol. Ther.

      Volume: 36 Pages: 162-169

    • DOI

      10.1089/jop.2019.0079

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    • Journal Title

      Pharmacological Reviews

      Volume: 72 Pages: 910-968

    • DOI

      10.1124/pr.120.019331

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      Imafuku, T., Watanabe, H., Satoh, T., Matsuzaka, T., Inazumi, T., Kato, H., Tanaka, S., Nakamura, Y., Nakano, T., Tokumaru, K., Maeda, H., Tanaka, M., Matsushita, K., Tsuchiya, S., Sugimoto, Y., Shimano, H., Fukagawa, M., and Maruyama, T.
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 1 Pages: 11424-11424

    • DOI

      10.34067/kid.0000772019

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      Communications Biology

      Volume: 3 Pages: 557-557

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01281-w

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      Cell Rep

      Volume: 33 Pages: 108265-108265

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.108265

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      FASEB J

      Volume: 25(3) Pages: 14528-14541

    • DOI

      10.1111/gtc.12750

    • NAID

      120006873037

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      Razali N, Hohjoh H, Inazumi T, Maharjan BD, Nakagawa K, Konishi M, Sugimoto Y, Hasegawa H.
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      Biol. Pharm. Bull.

      Volume: 43 Issue: 4 Pages: 649-662

    • DOI

      10.1248/bpb.b19-00838

    • NAID

      130007825267

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
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      Toyoda Y, Morimoto K, Suno R, et al.
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      Nature chemical biology

      Volume: 15 Pages: 18-26

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      Volume: 24 Pages: 1-2

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      10.1016/j.stem.2018.11.013

    • NAID

      120007128265

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      Nature Communications

      Volume: 10 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41467-019-08626-y

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      120007128245

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      Iwasaki R, Tsuge K, Kishimoto K, Hayashi Y, Iwaana T, Hohjoh H, Inazumi T, Kawahara A, Tsuchiya S, Sugimoto Y.
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      Volume: 9 Pages: 7650-7650

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      International immunology

      Volume: - Pages: 1-10

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      10.1093/intimm/dxz021

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      J Allergy Clin Immunol.

      Volume: 144(4) Pages: 1036-1049

    • DOI

      10.1016/j.jaci.2019.06.019

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      Miyamoto J, Igarashi M, Watanabe K, Karaki SI, Mukouyama H, Kishino S, Li X, Ichimura A, Irie J, Sugimoto Y, Mizutani T, Sugawara T, Miki T, Ogawa J, Drucker DJ, Arita M, Itoh H, Kimura I
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      Nat Commun.

      Volume: 10 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11978-0

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      Yoshida M, Takayanagi Y, Ichino-Yamashita A, Sato K, Sugimoto Y, Kimura T, Nishimori K.
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      Endocrinology

      Volume: 160 Pages: 2800-2810

    • DOI

      10.1210/en.2019-00499

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      橋本美穂, 大窪喜丸, 稲住知明, 杉本聡子, 土屋創健, 杉本幸彦
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      第92回日本生化学会大会
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      前田ひかる, 大窪喜丸, 橋本美穂, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
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      大塚友絵, 稲住知明, 大窪喜丸, 馬驍彦, 杉本聡子, 土屋創健, 廣田泰, 竹尾透, 中潟直己, 杉本幸彦
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      佐々木諒也, 中尾優子, 村上里穂, 宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
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      第36回日本薬学会九州支部大会
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      http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/Labs/seika/index.html

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  • [Remarks] 熊本大学薬学部ホームページ:研究紹介

    • URL

      https://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/news_topics/2020/10/post-110.html

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  • [Remarks] 熊本大学・杉本研ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/Labs/seika/index.html

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Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

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