エネルギー代謝を司る腸内細菌叢由来の新規ペプチド性因子の探索と機能解析

• Project/Area Number: 19K22836
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 宮里 幹也 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (50291183)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 守克 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上級研究員 (70393212)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 生理活性ペプチド / 腸内細菌 / エネルギー代謝 / オーファンGPCR

Outline of Research at the Start

摂食・エネルギー代謝調節は、多くの生理活性ペプチドによって複雑かつ精巧に制御されている。近年、腸内細菌叢より産生される液性因子がエネルギー代謝、栄養摂取及び免疫機能等を制御することにより、肥満の病態や糖尿病の発症に直接的な役割を果たすことが明らかにされている。ヒトにはペプチド性リガンドが結合しエネルギー代謝を制御すると予測されながら、内因性リガンドの不明な受容体（オーファン受容体）が数多く残されており、未知のエネルギー代謝調節ペプチドの存在が示唆されている。本研究では、腸内細菌叢より産生される新規ペプチド性因子をオーファン受容体のリガンド探索より同定し、細胞や個体レベルでの機能解析を行う。

Outline of Annual Research Achievements

ヒトにおける摂食・エネルギー代謝調節は、多くの生理活性ペプチドによって複雑かつ精巧に制御されている。これまで申請者の研究室では、グレリンの発見やニューロメジンU（NMU）、ニューロメジンS（NMS）の同定に成功している。グレリンは強力な摂食亢進作用を有することが明らかとなり、NMUとNMSは摂食抑制物質であり、エネルギー消費の亢進をもたらす異化シグナルとして機能する。これらのペプチドだけでなく、摂食・エネルギー代謝を制御する因子の受容体の多くはGタンパク質共役型受容体（GPCR）である。近年、腸内細菌叢のバランス異常と肥満や糖尿病の病態形成の相関が明らかにされているが、細菌由来のペプチド性因子による直接的な関与は報告されていない。本研究では、腸内細菌叢より産生される新たなペプチド性因子を同定し、細胞や個体レベルでの機能解析を行い、新しいエネルギー代謝調節機構を解明することを目的とする。
消化器系に発現し、摂食やエネルギー代謝に関わることが既に知られている生理活性ペプチドの受容体に対し、腸内要物ペプチド画分を作用させ、細胞内Ca上昇を指標に系統的にスクリーニングを実施した。その結果、GPCR-Y発現細胞について、標的受容体に特異的なCa上昇の検出に成功した。本活性は既知のリガンドと異なる物性を示すことが明らかとなり、現在、精製を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

腸内要物ペプチド画分より、GPCR-Y特異的なCa上昇活性の検出に成功したため。

Strategy for Future Research Activity

今後、活性を指標にイオン交換、逆相HPLC（現有設備）を組み合わせて精製する。精製したペプチドはペプチドシーケンサー及び質量分析計（ともに現有設備）を用いて構造決定する。同定したペプチドを化学合成し、受容体安定発現細胞に作用させ薬理学的性質を決定するとともに、動物への投与によりペプチドの機能解明を進める。