プロスタグランジン受容体の多量体化の意義と創薬への応用

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22503
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 杉本 幸彦 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (80243038)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: プロスタグランジン / プロスタノイド / 多量体化 / GPCR / 構造活性相関 / シグナル伝達 / 逆作動薬 / ω3脂肪酸

研究実績の概要

プロスタグランジン(PG)は、８種類の細胞膜受容体GPCRを介して発熱・疼痛など多彩な生理作用を発揮する脂質メディエーターである。研究協力者・小林は、PG受容体がホモ二量体を形成することを見出した。研究代表者は、異なる二種のPG受容体がヘテロ多量体を形成し、一方の受容体を活性化しただけで、他方の受容体を活性化するとともに、リガンド結合を保持することで個々の受容体による細胞内シグナル活性化を増強する可能性を示唆した。本研究は、こうした予備的知見を活かし、PG受容体の多量体形成の分子機構と意義を解明するとともに、受容体多量体化を標的とした遮断薬を探索同定し、新視点からの医薬品開発を目指すことを目的とする。今年度は、以下の成果を得た。
1) ヒトEP4受容体の立体構造を認識しPGE2結合を阻害するモノクローナル抗体を「結晶化リガンド」として用いることで、EP4受容体-EP4遮断薬-抗体複合体を結晶化し、立体構造を解明した。その結果、EP4受容体は、結合ポケットの細胞外側に蓋をされ、細胞膜側に開口した小孔からPGがアクセスすること、EP4拮抗剤のカルボン酸がリガンドアクセス孔のArg残基に直接結合することを見出した。2) PG受容体発現細胞のcAMP産生、β-arrestin活性化、受容体多量体形成に関するハイスループット解析系を確立し、ω3脂肪酸由来PGや種々の作動薬・遮断薬・逆作動薬の活性化・遮断プロファイルを得た。3) 現在、多量体化に必要なPG受容体構造を点変異導入により検討中である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

7月に採択後、これまでの予備的知見の検証、Luc発光やBRETを利用したアッセイ系の確立等、順調に研究を開始したが、2月以降、新型コロナ感染の影響で、研究協力者との共同研究を予定通り遂行することができず、やや遅れを生じた。

今後の研究の推進方策

4月現在、緊急事態宣言の影響で、共同研究の再開の目処は立っていない。熊本大学は最低限の研究遂行可能であることから、当初計画を変更し、単独で可能な解析項目から遂行したい。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染の影響で、3月に予定していた共同研究の遂行が不可能となったため。R2年度に緊急事態宣言が解除され感染収束した後に、共同研究部分を遂行したい。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of the selective EP2 receptor agonist omidenepag on adipocyte differentiation in 3T3-L1 cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Taniguchi T, Inazumi T, Iwamura R, Yoneda K, Odani-Kawabata N, Matsugi T, Sugimoto Y, Shams NK.
  • 雑誌名: Journal of Ocular Pharmacology and Therapeutics 巻: 36 ページ: 162-169
  • DOI: 10.1089/jop.2019.0079
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prostaglandin E2 and its receptor EP2 trigger signaling that contributes to YAP-mediated cell competition (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishihara E, Nagaoka Y, Okuno T, Ishigami-Yuasa M, Kagechika H, Terai S, Yokomizo T, Sugimoto Y, Fujita Y, Suzuki A, Nishina H.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 25 ページ: 197-214
  • DOI: 10.1111/gtc.12750
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induced prostanoid synthesis regulates the balance between Th1- and Th2-producing inflammatory cytokines in the thymus of diet-restricted mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Razali N, Hohjoh H, Inazumi T, Maharjan BD, Nakagawa K, Konishi M, Sugimoto Y, Hasegawa H.
  • 雑誌名: Biological and Pharmaceutical Bulletin 巻: 43 ページ: 649-662
  • DOI: 10.1248/bpb.b19-00838
  • 査読あり
• [雑誌論文] プロスタグランジンD2レセプターのシグナル伝達 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲住知明, 杉本幸彦
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 73 (13) ページ: 58-63
• [雑誌論文] Ligand binding to human prostaglandin E receptor EP4 at the lipid-bilayer interface (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, Y., Morimoto, K., Suno, R., Horita, S., Yamashita, K., Hirata, K., Sekiguchi, Y., Yasuda, S., Shiroishi, M., Shimizu, T., Urushibata, Y., Kajiwara, Y., Inazumi, T., Hotta, Y., Asada, H., Nakane, T., Shiimura, Y., Nakagita, T., Tsuge, K., Yoshida, S., Kuribara, T., Hosoya, T., Sugimoto, Y., Nomura, N. et al.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 15 ページ: 18-26
  • DOI: 10.1038/s41589-018-0131-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition for mitogens regulates spermatogenic stem cell homeostasis in an open niche. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitadate, Y., J_rg, D.J., Tokue, M., Maruyama, A., Ichikawa, R., Tsuchiya, S., Segi-Nishida, E., Nakagawa, T., Uchida, A., Kimura-Yoshida, C., Mizuno, S., Sugiyama, F., Azami, T., Ema, M., Noda, C., Kobayashi, S., Matsuo, I., Kanai, Y., Nagasawa, T., Sugimoto, Y., Takahashi, S., Simons, B.D., and Yoshida, S.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 ページ: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Role of cyclooxygenase-2/prostaglandin E2/prostaglandin E receptor 4 signaling in cardiac reprogramming (2019)
  • 著者名/発表者名: Muraoka N, Nara K, Tamura F, Kojima H, Yamakawa H, Sadahiro T, Miyamoto K, Isomi M, Haginiwa S, Tani H, Kurotsu S, Osakabe R, Torii S, Shimizu S, Okano H, Sugimoto Y, Fukuda K, Ieda M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 674
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08626-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Essential role of prostaglandin E2 and the EP3 receptor in lymphatic vessel development during zebrafish embryogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki R, Tsuge K, Kishimoto K, Hayashi Y, Iwaana T, Hohjoh H, Inazumi T, Kawahara A, Tsuchiya S, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 7650
  • DOI: 10.1038/s41598-019-44095-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying prostaglandin E2-exacerbated inflammation and immune diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuge K, Inazumi T, Shimamoto A, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 31 ページ: 597-606
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cutaneous p38 MAPK 1 activation triggers psoriatic dermatitis (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakurai K, Dainichi T, Garcet S, Tsuchiya S, Yamamoto Y, Kitoh A, Honda T, Nomura T, Egawa G, Otsuka A, Nakajima S, Matsumoto R, Nakano Y, Otsuka M, Iwakura Y, Grinberg-Bleyer Y, Ghosh S, Sugimoto Y, Guttman-Yassky E, Krueger JG, Kabashima K.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 144 ページ: 1036-1049
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2019.06.019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gut microbiota confers host resistance to obesity by metabolizing dietary polyunsaturated fatty acids (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto J, Igarashi M, Watanabe K, Karaki S, Mukouyama H, Kishino S, Li X, Ichimura A, Irie J, Sugimoto Y, Mizutani T, Sugawara T, Miki T, Ogawa J, Drucker D, Arita M, Itoh H, Kimura I.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: 4007
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11978-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional hierarchy of uterotonics required for successful parturition in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Takayanagi Y, Ichino-Yamashita A, Sato K, Sugimoto Y, Kimura T, Nishimori K.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 160 ページ: 2800-2810
  • DOI: 10.1210/en.2019-00499
  • 査読あり
• [雑誌論文] シクロオキシゲナーゼ経路によるリポクオリティ認識 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲住知明, 杉本幸彦
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 269 (1) ページ: 1002-1007
• [学会発表] プロスタグランジン受容体による脂質恒常性の調節機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲住知明, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第93回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 多価不飽和脂肪酸としてのω3脂肪酸摂取が雌性生殖と母性行動に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 橋本美穂, 大窪喜丸, 稲住知明, 杉本聡子, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 日本薬学会第140年会
• [学会発表] Roles of prostaglandin EP4 receptor axis in adipocytes: relevance of LipoQuality (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Y.
  • 学会等名: 2nd International Conference on Lipoquality
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The role of multiple prostanoid receptors in embryo implantation and spacing (2019)
  • 著者名/発表者名: Inazumi T, Okubo K, Xiaoyen Ma, Otsuka T, Hirai Y, Sugimoto T, Tsuchiya S, Takeo T, Nakagata N, Sugimoto Y.
  • 学会等名: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids (ICBL)
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of dietary omega-3 fatty acids on female reproduction and nursing behavior (2019)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M, Okubo K, Inazumi T, Sugimoto T, Tsuchiya S, Yamashita A, Suhara Y, Arita M, Sugimoto Y.
  • 学会等名: 60th International Conference on the Bioscience of Lipids (ICBL)
  • 国際学会
• [学会発表] ゼブラフィッシュ腎臓形成におけるプロスタグランジンの役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩穴拓也, 告恭史郎, 岸本幸一朗, 岩崎亮, 稲住知明, 川原敦雄, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第61回日本脂質生化学会
• [学会発表] 高ω3脂肪酸含有食が母性行動に与える影響とその分子機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本美穂, 大窪喜丸, 稲住知明, 杉本聡子, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第18回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム
• [学会発表] 子宮内膜症におけるプロスタグランジンE受容体機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田ひかる, 大窪喜丸, 橋本美穂, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第18回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム
• [学会発表] 複数の受容体を介したプロスタグランジンの着床制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲住知明, 大窪喜丸, 馬驍彦, 大塚友絵, 杉本聡子, 土屋創健, 竹尾透, 中潟直己, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 食事由来ω3脂肪酸含有食が雌性生殖と母性行動に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本美穂, 大窪喜丸, 稲住知明, 杉本聡子, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 子宮内膜症におけるプロスタグランジンE受容体の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田ひかる, 大窪喜丸, 橋本美穂, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 複数のプロスタグランジン受容体による着床調節機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大塚友絵, 稲住知明, 大窪喜丸, 馬驍彦, 杉本聡子, 土屋創健, 廣田泰, 竹尾透, 中潟直己, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第36回日本薬学会九州支部大会
• [学会発表] プロスタグランジンI2受容体によるマスト細胞の炎症応答の制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木諒也, 中尾優子, 村上里穂, 宮本卓馬, 鈴木佑治, 渡辺真由帆, 森本和志, 稲住知明, 土屋創健, 杉本幸彦
  • 学会等名: 第36回日本薬学会九州支部大会
• [備考] 熊本大学・杉本研ホームページ
  • URL: http://www.pharm.kumamoto-u.ac.jp/Labs/seika/index.html