プロトン輸送ATPaseを標的とした新規創薬アプローチ

• 研究課題/領域番号: 18K06629
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 岩手医科大学
• 研究代表者: 關谷 瑞樹 岩手医科大学, 薬学部, 助教 (70509033)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: F-ATPase / A-ATPase / プロトンポンプ / S. anginosus / S. mutans / 虫歯 / 歯周病 / プロトン輸送ATPase / ポリフェノール / ATP synthase

研究成果の概要

本研究課題では、虫歯の原因菌であるS. mutans、及び歯周病や食道ガンの発生に関与するS. anginosusにおけるプロトン輸送ATPaseの役割、及び阻害剤による抗菌作用を検討した。これらの細菌は高い耐酸性を有する。F-ATPaseの阻害剤は、S. mutans、S. anginosus に対し酸性培地での増殖を選択的に抑制した。また、より低いpHの培地での生存率を低下させた。さらに、S. anginosus の同酵素の遺伝子欠損株では同様の表現型が見られた。以上の結果から、F-ATPaseは細胞質からのプロトンの排出によりこれらの細菌の耐酸性に関与することが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題の成果により、口腔内病原細菌であるS. mutans、S. anginosusの耐酸性にプロトン輸送ATPaseが重要であることが示唆された。また、複数のポリフェノール化合物が同酵素を阻害し、これらの細菌の耐酸性を低下させることを明らかにした。プロトン輸送ATPaseは多数のサブユニットから構成される巨大分子であり、作用点の異なる阻害化合物を組み合わせることでよりより強力な抗菌作用が期待できる。また、ポリフェノール類は食品にも含まれるため、安全性が高い。本研究成果は、新たなう蝕・歯周病の予防薬、または口腔ケア用品の開発につながると考えられる

研究成果

• [雑誌論文] Functional complementation of V-ATPase a subunit isoforms in osteoclasts (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Naomi、Sekiya Mizuki、Fujimoto Yasuyuki、Haga Satoshi、Sun-Wada Ge-Hong、Wada Yoh、Nakanishi-Matsui Mayumi
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: - 号: 4 ページ: 459-466
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fragment-based discovery of the first nonpeptidyl inhibitor of an S46 family peptidase (2019)
  • 著者名/発表者名: YasumitsuSakamoto,YoshiyukiSuzuki,AkihiroNakamura,YurieWatanabe,MizukiSekiya,SaoriRoppongi,ChisatoKushibiki,IppeiIizuka,OsamuTani,HitoshiSakashita,KojiInaka,HiroakiTanaka,MitsuguYamada,KazunoriOhta,NobuyukiHonma,YosukeShida,WataruOgasawara,MayumiNakanishi-Matsui,TakamasaNonaka,HiroakiGouda & NobutadaTanaka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 13587-13587
  • DOI: 10.1038/s41598-019-49984-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Proton-pumping F-ATPase plays an important role in Streptococcus mutans under acidic conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sekiya Mizuki、Izumisawa Shintaro、Iwamoto-Kihara Atsuko、Fan Yang、Shimoyama Yu、Sasaki Minoru、Nakanishi-Matsui Mayumi
  • 雑誌名: Archives of Biochemistry and Biophysics 巻: 666 ページ: 46-51
  • DOI: 10.1016/j.abb.2019.03.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential Role of the a3 Isoform of V-ATPase in Secretory Lysosome Trafficking via Rab7 Recruitment (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto N, Sekiya M, Tohyama K, Ishiyama-Matsuura E, Sun-Wada GH, Wada Y, Futai M, Nakanishi-Matsui M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 6701-6701
  • DOI: 10.1038/s41598-018-24918-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 多剤耐性菌Stenotrophomonas maltophiliaに抗菌活性を示すジペプチド 誘導体の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 日高興士、橋本大聖、関拓海、櫻井有紀、阪本泰光、六本木沙織、關谷瑞樹、中村彰宏、鈴木義之、小笠原渉、田中信忠、宮崎杏奈、北條恵子、津田裕子
  • 学会等名: 日本薬学会第141年会
• [学会発表] インスリン分泌小胞の輸送における V-ATPase a2 イソフォームの機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 關谷瑞樹、松元奈緒美、矢野志緒、河野喜久子、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
• [学会発表] Development of Antimicrobial Dipeptides Targeting Dipeptidyl Peptidase 7 of Stenotrophomonas maltophilia (2020)
  • 著者名/発表者名: Hidaka, K., Hashimoto, T., Seki, T., Sakurai, Y., Sakamoto, Y., Roppongi, S., Sekiya, M., Nakamura, A., Ogasawara, W., Suzuki, Y., Tanaka, N., Miyazaki, A., Hojo, H. and Tsuda, Y.
  • 学会等名: 第57回ペプチド討論会
• [学会発表] アンギノーサスレンサ球菌の酸性環境におけるプロトン輸送ATPaseの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 関谷瑞樹、村上幸汰、高坂未星、松元奈緒美、下山佑、石河太知、河野喜久子、矢野志緒、佐々木実、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 日本薬学会第140年会
• [学会発表] V-ATPase a3 isiform is involved in trafficking of osteoclast secretory lysosomes (2019)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Nakanishi-Matsui, Naomi Matsumoto, Mizuki Sekiya, Ge-Hong Sun-Wada, Yoh Wada, Koujiro Tohyama, Eri Ishiyama-Matsuura, Masamitsu Futai
  • 学会等名: 27th FAOBMB Conference in Kuala Lumpur
  • 国際学会
• [学会発表] Streptococcus anginosus の酸性環境におけるプロトン輸送ATPaseの役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 關谷瑞樹、高坂未星、矢野志緒、河野喜久子、佐々木実、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] V-ATPase a3 アイソフォームが関与する分泌リソソームの細胞内輸送機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、關谷瑞樹、遠山稿二郎、石山（松浦）絵里、和田（孫）戈虹、和田洋、二井將光、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 細菌DPP7を標的とするジペプチド型阻害剤のSBDDとエステル誘導体の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日高興士、橋本大聖、関拓海、櫻井有紀、中村彰宏、鈴木義之、小笠原渉、六本木沙織、阪本泰光、關谷瑞樹、田中信忠、北條恵子、津田裕子
  • 学会等名: 第37回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [学会発表] 口腔レンサ球菌の酸性環境におけるプロトン輸送 ATPase の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関谷瑞樹、高坂未星、伊藤槻、櫻直也、 泉澤信太郎、楊帆、岩本(木原)昌子、石河太知、下山佑、 佐々木実、中西(松井)真弓
  • 学会等名: 日本薬学会第139年会
• [学会発表] プロトン輸送 ATPase 阻害剤は歯周病菌 P. gingivalis の増殖を阻害する (2018)
  • 著者名/発表者名: 關谷瑞樹、下山佑、石河太知、高橋歩実、小田原大樹、佐々木実、二井將光、中西(松井)真弓
  • 学会等名: 第84回日本生化学会東北支部例会・シンポジウム
• [学会発表] V-ATPase a3アイソフォームのリソソーム輸送における機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、關谷瑞樹、遠山稿二郎、石山（松浦）絵里、和田（孫）戈虹、和田洋、二井將光、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第84回日本生化学会東北支部例会・シンポジウム
• [学会発表] Essential role of proton pumping F-ATPase in acid tolerance of Streptococcus mutans (2018)
  • 著者名/発表者名: Sekiya Mizuki, Izumisawa Shintaro, Kushigeta Aki, Haga Masato, Shimoyama Yu, Sasaki Minoru, Kimura Shigenobu, Sasaki Yuka, Iwamoto-Kihara Atsuko, Nakanishi-Matsui Mayumi
  • 学会等名: IUBMB SEOUL
  • 国際学会
• [学会発表] プロトン輸送 F-ATPase 阻害剤によるStreptococcus mutans の耐酸性の低下 (2018)
  • 著者名/発表者名: 關谷瑞樹、泉澤信太郎、櫛桁安生、芳賀雅人、下山佑、石河太知、佐々木実、佐々木由香、岩本(木原)昌子、中西(松井)真弓
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] V-ATPase a3アイソフォームは破骨細胞の分泌リソソームの細胞内輸送に必須である (2018)
  • 著者名/発表者名: 松元奈緒美、関谷瑞樹、遠山稿二郎、石山（松浦）絵里、和田（孫）戈虹、和田洋、二井將光、中西（松井）真弓
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [産業財産権] ペプチド型細菌ジペプチジルペプチダーゼ７阻害剤 (2018)
  • 発明者名: 日高興士、津田裕子、阪本泰光、關谷瑞樹、小笠原渉
  • 権利者名: 日高興士、津田裕子、阪本泰光、關谷瑞樹、小笠原渉
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 取得年月日: 2018