がん細胞特有のエネルギー代謝系の阻害を作用機作とする抗がん剤の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07557164
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 寺田 弘 徳島大学, 薬学部, 教授 (00035544)
• 研究分担者: 堀 均 徳島大学, 工学部, 教授 (90119008) ; 篠原 康雄 徳島大学, 薬学部, 助教授 (60226157)
• キーワード: ヘキソキナーゼ / がん細胞 / 抗がん剤 / II型ヘキソキナーゼ / エネルギー代謝 / ミトコンドリア

研究概要

我々は、悪性度が高いがん細胞が非常に高いヘキソキナーゼ活性を示すことに注目して解析を行い、がん細胞では、I型グルコース輸送担体とともにII型と呼ばれるヘキソキナーゼアイソザイムが多量に発現し、特徴的な糖代謝系を構築していることを見いだした。そこで本研究では、従来の研究をより一層発展させ「がん細胞特有のエネルギー代謝系の阻害を作用機作とする抗がん剤の開発」を指向した実験を行い、以下に述べるような知見を得た。
まず、がん細胞でどのようにしてII型ヘキソキナーゼの転写レベルが特異的かつ激的に亢進するようになるのかを明らかにするために、1)世界に先駆してプロモータ領域の単離ならびに解析に成功(文献1ほか).2)更に本遺伝子の全体像の解明に向けた研究を遂行.現在までに、第1イントロンの単離に成功(未発表).3)本遺伝子の転写レベルが激的に変化する条件を検討.その結果、転写レベルが酸素濃度によって支配されている可能性を発見(未発表).
また、本アイソザイムの機能特性を解析するためのキメラの構築を考案.この系を用いて機能特性をもたらす構造要因の解明に成功(文献4).
さらに、悪性度の高いがん細胞で観察されるヘキソキナーゼのミトコンドリアへの結合の生理的意味を解明するために、がん細胞株からミトコンドリアを調製し、種々の条件下での活性を測定、その結果、ミトコンドリアに結合したヘキソキナーゼは、ミトコンドリア内でのATP合成速度とミトコンドリア外でのATP合成速度に依存し、それぞれの速度に応じてミトコンドリア内外のATPを使い分けることを発見(文献5).
現在、応用研究として、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたII型ヘキソキナーゼの翻訳阻害効果の解析、ならびにII型ヘキソキナーゼを強制発現させた細胞株のphenotypeの解析を進行中.

研究成果

• [文献書誌] J.Ichihara et al.: "Nucleotide Sequence of the 5'-Flanking Region of the Rat Type II Hexokinase Gene" Biochim.Biophys.Acta. 1260. 365-368 (1995)
• [文献書誌] E.Majima et al.: "Stabilities of the Fluorescent SH-Reagent Eosin-5-maleimide and Its Adducts with Sulftydryl Compounds" Biochim.Biophys.Acta. 1243. 336-342 (1995)
• [文献書誌] E.Majima et al.: "Translocation of Loops Regulates Transport Activity of Mitochondrial ADP/ATP Carrier Deduced from Formation of a Specific Intermolecular Disulfide Bridge Catalyzed by Copper-o-Phenanthroline" J.Biol.Chem.270. 29548-29554 (1995)
• [文献書誌] K.Kogure et al.: "Alteration of Enzyme Function of the Type II Hexokinase C-terminal Half on Replacement of Restricted Regions by Corresponding Regions of Glucokinase" J.Biol.Chem.271. -15236 (1996)
• [文献書誌] Y.Shinohara et al.: "Source of ATP for hexokinase-catalyzed glucose phosphorylation in tumor cells:dependence on the rate of oxidative phosphorylation relative to that of extramitochondrial ATP generation" Biochim.Biophys.Acta. (in press).
• [文献書誌] 篠原康雄,寺田 弘: "グルコキナーゼ遺伝子の重複融合による高等動物のヘキソキナーゼ遺伝子形成" 生化学. 67. 137-141 (1995)
• [文献書誌] 山〓尚志,篠原康雄,寺田 弘: "ミトコンドリア輸送タンパク質のスーパーファミリー" 生体の科学. 46. 605-607 (1995)
• [文献書誌] H.Terada et al.: "Structural Requirements of Leukotriene Antagonists QSAR and Drug Design -New Developments and Applications(T.Fujita,Ed)" Elsevier,Amsterdam. 341-367 (1995)