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薬物代謝第一相酵素と第二相酵素の機能的連携を明らかにする目的で研究を行った。まず、第一相酵素同士の相互作用を解析した。共鳴プラズモン解析を用いた、シトクロムP450(P450)とミクロゾーマルエポキシドヒドロラーゼ(mEH)のタンパク質間相互作用解析により、mEHの機能が調節されることが示唆された。多くのP450分子種は、isoformに関わらずmEHと連関するが、なかでも特定のP450分子種に、mEHと連関し、強く活性化する性質があった。P450によるmEHの活性化作用は、mEHの基質の種類によって異なっていた。また、第一相酵素P450と第二相酵素UGTの機能的連携についての検討結果から、何種類かのUDP-グルクロン酸転移酵素(UGT)isoformに対して、P450は、P450-UGT相互作用を介して、基質供給装置的な働きをしている可能性がある。さらに、ヒト肝臓の主要なP450であるCYP3A4は、ヒト肝臓の主要なモルヒネ代謝酵素UGT2B7とタンパク質-タンパク質相互作用することが明らかになった。CYP3A4は、in vitroでUGT2B7機能を調節し、モルヒネの二つのグルクロン酸抱合体、モルヒネ-3-グルクロニド(M-3-G)とモルヒネ-6-グルクロニド(M-6-G)生成比を変える。すなわち、UGT2B7によるモルヒネグルクロン酸抱合の位置選択性に影響を与え、鎮痛作用を失った代謝物M-3-Gの生成を有意に低下させ、活性代謝物M-6-Gの生成を有意に増加させた。本研究では、UGT機能がP450によって制御されることを初めて明らかにした。薬物代謝第一相酵素と第二相酵素には機能的なタンパク質-タンパク質相互作用があり、薬物代謝酵素複合体として広範な代謝に対応しているとする所期の仮説が支持された。
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