薬物代謝の連鎖 ～ＣＹＰ分子種の協同と競合による薬物代謝の網羅的解析～

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23390011
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宇野 公之 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (00183020)
• 研究分担者: 青山 浩 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (60291910) ; 山下 沢 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 招へい准教授 (70398246)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 薬物代謝

研究概要

シトクロムP450（CYP）は薬物代謝の中心的役割を演じる重要な酵素であり、５種のヒト肝CYPによって市販薬物の90%以上が代謝される。CYPは本来膜タンパク質であるが、申請者は活性を保持したまま可溶性タンパク質として５種のCYPすべてを大量発現させることに成功し、薬物代謝機構を詳細に検討するための研究基盤を確立している。そこで本研究は、５種のCYPが共存することによって薬物代謝がどのように変化するかを調べ、CYP同士の協同と競合の機構について明らかにする。
25年度は、治療域が狭く臨床での使用に注意を要するいくつかの薬物の代謝に関わるCYP2C9と2C19を中心に、各種薬物との結合性について調べた。代表的な基質であるジクロフェナクやフルルビプロフェンを用いて検討した結果、これらの酸性薬物はCYP2C9に高い親和性を持つことがわかった。一方、アミトリプチリンやランソプラゾールのような塩基性薬物はCYP2C19に高い親和性を示した。
これら２種のCYPはアミノ酸レベルで90%以上のホモロジーを示し、立体構造もほぼ同じである。にもかかわらずこのような薬物選択性が現れる原因を探るため、両者の変異体を作製した。CYP2C9は72位と241位に塩基性アミノ酸であるLysを持つのに対し、CYP2C19は酸性アミノ酸であるGluを持つ。これらが薬物の選択性にかかわるか調べた結果、2C9ではLys241をGluに置換すると酸性薬物の親和性が大きく低下したのに対し、2C19ではGlu72をLysに置換すると塩基性薬物の親和性が低下した。このことから、2C9と2C19はほぼ同じ立体構造を持つものの、薬物の認識に関わるアミノ酸残基が大きく異なることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Cytochrome P450 2C19 and 2C9 Amino Acid Residues 72 and 241 on Metabolism of Tricyclic Antidepressant Drugs (2014)
  • 著者名/発表者名: Tamer Zekry Attia, Taku Yamashita, Mohamed Abdelkhalek Hammad, Akinori Hayasaki, Takumi Sato, Masayoshi Miyamoto, Yuki Yasuhara, Takashi Nakamura, Yusuke Kagawa, Hirofumi Tsujino, Mahmoud Ahmed Omar, Osama Hassan Abdelmageed, Sayed Mohamed Derayea, Tadayuki Uno
  • 雑誌名: Chem. Pharm. Bull 巻: 62巻 ページ: 176-181
  • DOI: 10.1248/cpb.c13-00800
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular Analysis of Human Drug Metabolizing Enzyme, Cytochrome P450 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadayuki Uno
  • 学会等名: The Eighth Indochina Conference on Pharmaceutical Sciences
  • 発表場所: Lotte Legend Hotel, Vietnam
  • 年月日: 20131204-20131205
  • 招待講演
• [学会発表] Spectroscopic Characterization of Drug Binding to Cytochrome P450 3A4 (2013)
  • 著者名/発表者名: 倉橋拓也、小泉温史、山下沢、宇野公之
  • 学会等名: 第23回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 武蔵野大学
  • 年月日: 20130621-20130622
• [学会発表] Roles of Terminal Domains in the Ligand Binding Properties of Cytoglobin (2013)
  • 著者名/発表者名: 花井舜平、辻野博文、山下沢、宇野公之
  • 学会等名: 第23回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • 発表場所: 武蔵野大学
  • 年月日: 20130621-20130622