ビタミンD誘導体の評価系の構築

• 研究課題/領域番号: 16580074
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 富山県立大学
• 研究代表者: 榊 利之 富山県立大学, 工学部, 教授 (70293909)
• 研究分担者: 岡野 登志夫 神戸薬科大学, 衛生化学研究室, 教授 (20131542) ; 滝田 禎亮 京都大学, 大学院・農学研究科, 助手 (70263126)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: ビタミンD / シトクロムP450 / ビタミンD誘導体の代謝 / UDP-グルクロン酸転移酵素 / 骨粗鬆症 / CYP24A1 / CYP27B1 / 前立腺癌 / コンピューターモデリング / 代謝予測 / CYP24 / UGT / ビタミンDレセプター / 副甲状腺機能亢進症

研究概要

大腸菌あるいは酵母内で発現させたヒト由来酵素を用いて、現在、治療薬として使用されているビタミンD誘導体および今後、骨粗鬆症や癌の治療薬として開発が期待されるビタミンD誘導体の代謝を調べ、ヒト体内における代謝を予測した。また、25位水酸化酵素CYP2R1、1α位水酸化酵素CYP27B1、24位水酸化酵素CYP24A1の構造と機能の関係を明らかにした。
以下に主な内容を記す。
(1)現在、副甲状腺機能亢進症の治療薬として活性型ビタミンD_3ヘキサフルオロ体はCYP24A1により23位が水酸化されたあと、UDP-グルクロン酸転移酵素UGT1A3によりグルクロンサン抱合を受けることがわかった。
(2)現在、骨粗鬆症の治療薬として開発中のED-71(中外製薬)の立体異性体であるO2C3の代謝を調べた。その結果、O2C3は1α,25(OH)_2D_3に比べ、CYP24A1による代謝を受けにくいことがわかった。O2C3のビタミンDレセプターに対する結合能はED-71の30倍であることから、O2C3あるいはC3O1はED-71よりも優れた治療薬になる可能性が示唆された。
(3)くる病との関連が報告されたヒトCYP2R1を酵母内で発現させ、その酵素学的性質を調べたところ、高い25位水酸化活性が見ら、CYP2R1の生理的重要性が明確になった。
(4)種々のビタミンD誘導体、すなわちA環ジアステレオマー、2位メチル化体、ヘキサフルオロ体、20-epi体、2α-(3-ヒドロキシプロポキシ)体、19-ノルビタミンD誘導体の代謝を比較したところ、各種誘導体においてCYP24A1による代謝におけるk_<cat>/K_mと血中カルシウム濃度上昇作用の間に明らかな相関が見られた。
(5)コンピューターモデリングおよび部位特異的変異導入によりマウスCYP27B1のSer408が基質結合に、Arg458がアドレノドキシンとの相互作用に重要な役割を果たしていること明らかにした。また、CYP24A1の反応性における種差を決定しているアミノ酸残基がN末端から416番目および500番目のアミノ酸残基であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Intestinal and hepatic CYP3A4 catalyze hydroxylation of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 : Implications for drug-induced osteomalacia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Hashizume, T., Shuhart, M., Davis, C.L., Sakaki, T.他
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 69 ページ: 56-65
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synthesis of 25-hydroxy-19-norvitamin D_3 analo (2006)
  • 著者名/発表者名: Arai, M.A., Tsutsumi, R., Chen, T.C., Sakaki, T., Urushino, N., 他
  • 雑誌名: Heterocycles 66 ページ: 469-479
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Interaction between Mitochondrial CYP27B1 and Adrenodoxin : Role of Arginine 458 of Mouse CYP27B1 (2006)
  • 著者名/発表者名: Urushino, N., Yamamoto, K., Kagawa, N., Ikushiro, S., Sakaki, T.他
  • 雑誌名: Biochemistry 45 ページ: 4405-4412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure-function analysis of vitamin D 24-hydroxylase (CYP24A1) by site-directed mutagenesis : amino acid resides responsible for species-based difference of CYP24A1 between humans and rats. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto, H., Kusudo, T., Urushino, N., Masuno, H., Sakaki, T.他
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Intestinal and hepatic CYP3A4 catalyze hydroxylation of 1α,25-dihydroxyvitamin D3: Implications for drug-induced osteomalacia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Hashizume, T., Shuhart, M., Davis, C.L., Nelson, W.L., Sakaki, T., Kalhorn, T.F., Watkins, P.B., Schuetz, E.G.
  • 雑誌名: Mol.Pharmacol. 69 ページ: 56-65
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis of 25-hydroxy-19-norvitamin D_3 analogs and their antiproliferative activities on prostate cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Arai, M.A., Tsutsumi, R., Chen, T.C., Sakaki, T., Urushino, N., Inouye, K., Kittaka, A.
  • 雑誌名: Heterocycles 66 ページ: 469-479
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Interaction between Mitochondrial CYP27B1 and Adrenodoxin : Role of Arginine 458 of Mouse CYP27B1. (2006)
  • 著者名/発表者名: Urushino, N., Yamamoto, K., Kagawa, N., Ikushiro, S., Kamakura, M., Yamada, S., Kato, S., Inouye, K., Sakaki, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 45 ページ: 4405-4412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structure-function analysis of vitamin D24-hydroxylase (CYP24A1) by site-directed mutagenesis: amino acid resides responsible for species-based difference of CYP24A1 between humans and rats. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto, H., Kusudo, T., Urushino, N., Masuno, H., Yamamoto, K., Yamada, S., Kamakura, M., Ohta, M., Inouye, K., Sakaki, T.
  • 雑誌名: Mol.Pharmacol. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intestinal and hepatic CYP3A4 catalyze hydroxylation of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 : Implications for drug-induced osteomalacia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Xu, Y., Hashizume, T., Shuhart, M., Davis, C.L., Nelson, W.Sakaki, T.他
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 69 ページ: 56-65
• [雑誌論文] Synthesis of 25-hydroxy-19-norvitamin D_3 analogs and their antiproliferative activities on prostate cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Arai, M.A., Tsutsumi, R., Chen, T.C., Sakaki, T., Urushino, N., Inouye, K.他
  • 雑誌名: Heterocycles 66 ページ: 469-479
• [雑誌論文] Metabolism of 26,26,26,27,27,27-F_G-1α,23S,25-trihydroxy vitamin D_3 by human UDP-glucuronosyltransferase 1A3 (2005)
  • 著者名/発表者名: Kasai, N., Sakaki, T., Shinkyo, R., Ikushiro, S., Iyanagi, T., Ohta, M.他
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Disposition 33 ページ: 102-107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 2α-propoxy-1α,25-dihydroxyvitamin D_3 and 2α(3-hydroxypropoxy)-1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by human CYP27A1 and CYP24A1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Abe, D., Sakaki, T., Kusudo, T., Kittaka, A., Saito, N., Suhara, Y., Fujishima, T., 他
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Disposition 33 ページ: 778-784
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residue of CYP27B1 responsible for binding of 25hydroxyvitamin D_3 whose mutation causes vitamin D-dependent rickets type 1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., Uchida, E., Urushino, N., Sakaki, T., Kagawa, N.Sawada, N 他
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280 ページ: 30511-30516
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of vitamin D_3 by cytochromes P450. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sakaki, T., Kagawa, N., Yamamoto, K., Inouye, K.
  • 雑誌名: Frontiesr in Bioscience 10 ページ: 119-134
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of 26,26,26,27,27,27-F_6- 1α, 23S, 25-trihydroxyvitamin D_3 by human UDP-glucuronosyltransferase 1A3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kasai, N., Sakaki, T., Shinkyo, R., Ikushiro, S., Iyanagi, T., Ohta, M., Inouye, K.
  • 雑誌名: Drug Metab.Disp. 33 ページ: 102-107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Measurement and characterization of C-3 epimerization activity toward vitamin D_3. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kamao, M., Hatakeyama, S., Sakaki, T., Sawada, N., Inouye, K., Kubodera, N., Reddy, S., Okano, T.
  • 雑誌名: Arch.Biochem.Biophys. 436 ページ: 196-205
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of 2α-propoxy-1α,25-dihydroxyvitamin D_3 and 2α-(3-hydroxypropoxy)-1α,25-dihydroxyvitamin D3 by human CYP27A1 and CYP24A1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Abe, D., Sakaki, T., Kusudo, T., Kittaka, A., Saito, N., Suhara, Y., Fujishima, T., Takayama, H., Hamamoto, H., Kamakura, M., Ohta, M., Inouye, K.
  • 雑誌名: Drug Metab.Disp. 33 ページ: 778-784
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residue of CYP27B1 responsible for binding of 25-hydroxyvitamin D_3 whose mutation causes vitamin D-dependent rickets type 1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., Uchida, E., Urushino, N., Sakaki, T., Kagawa, N., Sawada, N., Kamakura, M., Kato, S., Inouye, K., Yamada, S.
  • 雑誌名: J Biol.Chem. 280 ページ: 30511-30516
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of 26,26,26,27,27,27-F_6-1α,23S,25-trihydroxyvitamin D_3 by human UDP-glucuronosyltransferase 1A3 (2005)
  • 著者名/発表者名: Kasai, N., Sakaki, T., Shinkyo, R., Ikushiro, S., Iyanagi, T., Ohta, M.他
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Disposition 33 ページ: 102-107
• [雑誌論文] 2α-propoxy-1α,25-dihydroxyvitamin D_3 and 2α-(3-hydroxypropoxy)-1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by human CYP27A1 and CYP24A1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Abe, D., Sakaki, T., Kusudo, T., Kittaka, A., Saito, N., Suhara, Y,.Fujishima, T., 他
  • 雑誌名: Drug Metabolism and Disposition 33 ページ: 778-784
• [雑誌論文] Identification of the amino acid residue of CYP27B1 responsible for binding of 25hydroxyvitamin D_3 whose mutation causes vitamin D-dependent rickets type 1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K, Uchida, E., Urushino, N., Sakaki, T., Kagawa, N., Sawada, N 他
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280 ページ: 30511-30516
• [雑誌論文] Novel metabolism of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 with C_<24>- C_<25> bond cleavage catalyzed by human CYP24A1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawada N., Kusudo T., Sakaki T., Hatakeyama S., Okano T.他
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 4530-4537
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] C-3 Epimerization of vitamin D_3 metabolites and further metabolism of C-3 epimers : 25-Hydroxyvitamin D_3 is metabolized to 3-epi-25-hydroxyvitamin D_3 and subsequently (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamao M., Tatematsu S., Hatakeyana S., Sakaki T., Okano T.他
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 15897-15907
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Homology modeling of human 25-hydroxyvitamin D_31α-hydroxylase (CYP27B1) based on the crystal structure of rabbit CYP2C5 (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K., Masuno H., Sawada N., Sakaki T.他
  • 雑誌名: Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 89-90 ページ: 167-171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Conversion of vitamin D_3 to 1a,25-dihydroxyvitamin D_3 by Streptomyces griseolus cytochrome P450SU-1(CYP105A1) (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawada N., Sakaki T., Yoneda S Kusudo T., Shinkyo R., Ohta M.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 320 ページ: 156-164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Purification and characterization of mouse CYP27B1 overproduced by an Escherichia coli system coexpressing molecular chaperonins GroEL/ES (2004)
  • 著者名/発表者名: Uchida E., Kagawa N., Sakaki T., Urushino N., Sawada N.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 323 ページ: 505-511
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of A-ring diastereomers of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by CYP24A1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Kusudo T., Sakaki T., Abe D., Fujishima T., Kittaka A.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 321 ページ: 774-782
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of vitamin D by human microsomal CYP2R1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinkyo R., Sakaki T., Kamakura M., Ohta M.Inouye K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 324 ページ: 451-457
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Conversion of vitamin D_3 to 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by Streptomyces griseolus cytochrome P450SU-1 (CYP105A1) (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawada, N., Sakaki.T., Yoneda, S., Kusudo, T., Shinkyo, R., Ohta, M., Inouye, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 320 ページ: 156-164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of A-ring diastereomers of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by CYP24A1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kusudo, T., Sakaki, T., Abe, D., Fujishima, T., Kittaka, A., Takayama, H., Hatakeyama, S., Ohta, M., Inouye, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 321 ページ: 774-782
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Purification and characterization of mouse CYP27B1 overproduced by an Escherichia coli system coexpressing molecular chaperonins GroEL/ES. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uchida, E., Kagawa, N., Sakaki, T., Urushino, N., Sawada, N., Kamakura, M., Ohta, M., Kato, S., Inouye, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 323 ページ: 505-511
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabolism of vitamin D by human microsomal CYP2R1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinkyo, R., Sakaki, T., Kamakura, M., Ohta, M., Inouye, K.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 324 ページ: 451-457
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Novel metabolism of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 with C_<24>-C_<25> bond cleavage catalyzed by human CYP24A1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawada N., Kusudo T., Sakaki T., Hatakeyama S., Okano T.他
  • 雑誌名: Biochemistry 43 ページ: 4530-4537
• [雑誌論文] C-3 Epimerization of vitamin D_3 metabolites and further metabolism of C-3 epimers : 25-Hyfroxyvitamin D_3 is metabolized to 3-epi-25hydroxyvitamin D_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamao M., Tatematsu S., Hatakeyama S., Sakaki, T., Okano T.他
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 279 ページ: 15897-15907
• [雑誌論文] Homology modeling of human 25-hydroxyvitamin D_3 1α-hydroxylase (CYP27B1) based on the crystal structure of rabbit CYP2C5. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K., Masuno H., Sawada N., Sakaki T.他
  • 雑誌名: Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 89-90 ページ: 167-171
• [雑誌論文] Conversion of vitamin D_3 to 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by Streptomyces griseolus cytochrome P450SU-1 (CYP105A1) (2004)
  • 著者名/発表者名: Sawada N., Sakaki T., Yoneda S., Kusudo T., Shinkyo R., Ohta M.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Comunications 320 ページ: 156-164
• [雑誌論文] Purification and characterization of mouse CYP27B1 overproduced by an Escherichia coli system coexpressing molecular chaperonins GroEL/ES. (2004)
  • 著者名/発表者名: Uchida E., Kagawa N., Sakaki T., Urushino N., Sawada N.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Comunications 323 ページ: 505-511
• [雑誌論文] Metabolism of A-ring diastereomers of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3 by CYP24A1 (2004)
  • 著者名/発表者名: Kusudo T., Sakaki T., Abe D., Fujishima T., Kittaka A., Takayama H.他
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Comunications 321 ページ: 774-782
• [雑誌論文] Metabolism of vitamin D by human microsomal CYP2R1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinkyo R., Sakaki T., Kamakura M., Ohta M, Inouye K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Comunications 324 ページ: 451-457
• [雑誌論文] Enzymatic properties of human CYP2W1 expressed in Escherichia coli.
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, H., Kasai, N., Ikushiro, S., Shinkyo, R., Kamakura, M., Ohta, M., Inouye, K., Sakaki, T.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 345 ページ: 169-174
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より