ATP産生制御因子の安定化によるミトコンドリア病の新規治療薬開発に向けた基盤研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07338
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 加藤 久和 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (30589312)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ATP / ミトコンドリア病 / タンパク質分解

研究実績の概要

ミトコンドリア病は、細胞内ミトコンドリアの電子伝達系障害によりATP産生が低下する疾患であるが、その根本的な治療法はない。研究代表者らは、心筋細胞において低酸素下でATP産生を増強し細胞保護的に働くATP産生制御因子G0S2の、BAG6/RNF126を介したタンパク質分解メカニズムを明らかにし、分解阻害によりATP産生を増強させる化合物を同定した。本研究では、このヒット化合物によるG0S2分解阻害メカニズムの生化学的手法による解明を目的とした。
質量分析および、アルキン基導入化合物の標識実験から、ATP産生を増強する新規ヒット化合物が、G0S2の1か所のアミノ酸のみに共有結合していることを明らかにした。また、部位特異的細胞内光クロスリンク法を用いて、G0S2特異的な分解メカニズムに関わる因子の探索を進め、G0S2-C末端に結合する新規因子Xを同定した。共免疫沈降法により新規因子XおよびBAG6は互いに結合する。また遺伝子Ｘのノックダウン実験では、G0S2タンパク質の上昇を認め、XとBAG6が協調的にG0S2のタンパク質分解に寄与することを見出した。
BINDSの協力によりヒット化合物の合成展開による物性改善を進め、これまで約100化合物の新規合成と活性評価を終え、複数の高活性を示す化合物を得た。化合物は脂溶性・タンパク質結合率が高いものの、最適な溶媒を見出し、マウスでの良好な薬物動態を明らかにした。ミトコンドリア病モデルマウスの前段階として、野生型マウスでの化合物の薬効を検討した。野生型マウスに化合物を複数濃度で腹腔内投与し、心臓抽出サンプルのWesternブロットでG0S2タンパク質の上昇を確認し投与化合物のG0S2タンパク質分解阻害効果を明らかにした。今後は放射性同位元素を用いたPET検査から代謝influxの評価を行い、ATP産生増強効果を確認する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Restoration of Cardiac Myosin Light Chain Kinase Ameliorates Systolic Dysfunction by Reducing Superrelaxed Myosin (2023)
  • 著者名/発表者名: Hitsumoto T, Tsukamoto O, Matsuoka K, Li J, Liu L, Kuramoto Y, Higo S, Ogawa S, Fujino N, Yoshida S, Kioka H, Kato H, Hakui H, Saito Y, Okamoto C, Inoue H, Hyejin J, Ueda K, Segawa T, Nishimura S, Asano Y, Asanuma H, Tani A, Imamura R, Komagawa S, Kanai T, Takamura M, Sakata Y, Kitakaze M, Haruta JI, Takashima S.
  • 雑誌名: Circulation 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.122.062885
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identifying antibiotics based on structural differences in the conserved allostery from mitochondrial heme-copper oxidases (2022)
  • 著者名/発表者名: NishidaY,YanagisawaS,MoritaR,ShigematsuH,Shinzawa-ItohK,YukiH,OgasawaraS,ShimutaK,IwamotoT,NakabayashiC,MatsumuraW,KatoH,GopalasingamC,NagaoT,QaqorhT,TakahashiY,YamazakiS,KamiyaK,HaradaR,MizunoN,TakahashiH,AkedaY,OhnishiM,IshiiY,KumasakaT,MurataT,MuramotoK,ToshaT,ShiroY,HonmaT,ShigetaY,KuboM,TakashimaS,ShintaniY.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34771-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 新鮮臨床検体を用いた大腸癌新規標的分子の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 在田 麻美、加藤 久和、高橋 秀和、関戸 悠紀、波多 豪、荻野 崇之、三吉 範克、植村 守、土岐 祐一郎、江口 英利、高島 成二
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] BRAF の活性化は心筋細胞の脱分化を誘導する (2022)
  • 著者名/発表者名: 上田響子、加藤久和、高島成二
  • 学会等名: 第68回日本生化学会近畿支部例会
• [学会発表] BRAF V600EによるMAPKシグナルの活性化は心筋細胞の脱分化を誘導する (2022)
  • 著者名/発表者名: 上田響子、加藤久和、高島成二
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会