Pin1関連分子群を利用した加齢疾患の予防・診断・創薬

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26252064
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 内田 隆史 東北大学, 農学研究科, 教授 (80312239)
• 研究分担者: 今村 博臣 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (20422545) ; 内田 千代子 福島大学, 人間発達文化学類, 教授 (80312776)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: Pin1 / FRET / 硝酸 / FOXO3 / MDR / AMPK

研究実績の概要

プロリン異性化酵素Pin1の機能の検討に我々はタンパク質の構造変化をリアルタイムで観察できるFRETの作成を検討してきた。c-mycペプチド（Pin1の結合部位であるSer58,62を含む）を基質としてPin1による構造変化を観察できるようになった。Pin1自身も構造変化を起こすのでその測定も可能にした。1，2年でPin1による構造変化の機構を解明できると思う。この研究の過程でNOセンサーの作成を試みた。生体内ではNOそのものはすぐに硝酸に酸化されるので、大豆根粒菌の硝酸センサーシステム（NasS/T)を利用し、細胞内で硝酸濃度をFRETとして観察できる方法を構築した。この方法をsNOOOpy法と命名し論文発表した（J BIol Chem 2016)。Journal of Biological Chemistry誌のpaper of the weekに選ばれ、プレスレリースもされ、国内外で話題になった。この他、抗癌剤などに対する耐性や脳血管バリアに関与しているMDR(p-glycoprotein)遺伝子の発現制御を転写因子であるFOXO3が行っていること、また、Pin1がリン酸化されたFOXO3の分解を促進することでMDR1の発現を抑制していることを解明した（Biochem Biophy Res Commun 2016)。このほかPin1がAMP-activated protein kinase (AMPK) のリン酸化されたガンマサブユニットに結合しキナーゼ活性を抑制することで糖尿病を発症または悪化させることを明らかにしPin1が糖尿病の薬剤標的になりうる根拠をこれまでの一連の研究に加える形で示した（J BIol Chem 2015)。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

プロリン異性化酵素Pin1の機能の検討に我々はタンパク質の構造変化をリアルタイムで観察できるFRETの作成を検討してきた。この研究の過程でNOセンサーの作成を試み、大豆根粒菌の硝酸センサーシステム（NasS/T)を利用し、細胞内で硝酸濃度をFRETとして観察できる方法、sNOOOpy法を構築した。本研究は、Journal of Biological Chemistry誌のpaper of the weekに選ばれ、プレスレリースもされ、国内外で話題になった。これは世界で初めてのリアルタイム細胞内硝酸濃度を測定できるセンサーである。また、抗癌剤などに対する耐性や脳血管バリアに関与しているMDR(p-glycoprotein)遺伝子の発現制御を転写因子であるFOXO3にPin1が作用し制御していることを解明した（Biochem Biophy Res Commun 2016)。Pin1がFOXO3に作用していることは初めての発見であり、癌の治療の際に有用な指標を提供した。さらに、Pin1がAMP-activated protein kinase (AMPK) の活性を抑制することで糖尿病を発症または悪化させることを明らかにしPin1が糖尿病の薬剤標的になりうることを明確にし糖尿病の治療に役立つ発見をした。

今後の研究の推進方策

広範囲な研究課題であるので、Pin1の生理機能として癌、代謝疾患、循環器疾患などに役立つ成果をあげることができた。これから広範囲な研究を促進し、国民の健康長寿に役立つような研究を推進する。健康に役立つ食品の研究も代謝疾患の克服を目指して行う。

研究成果

• [雑誌論文] Prolyl Isomerase Pin1 Regulates Doxorubicin- Inducible P-glycoprotein Level by Reducing Foxo3 Stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Bamba Y, Kawabe Y, Fukuda T, Fujimori F, Takahashi K, Uchida C, and Uchida T
  • 雑誌名: Biochem Biophy Res Commun 巻: 471 ページ: 328-333
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.02.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] sNOOOpy, a Sensor for Physiological NO3－/NO2－ Employing a Bacterial Two-Component Regulatory System (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidaka M, Gotoh A, Shimizu T, Minamisawa K, Imamura H and Uchida T
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 291 ページ: 2260-2269
  • DOI: 10.1074/jbc.M115.687632
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prolyl isomerase Pin1 negatively regulates AMPK by associating with the CBS domain in the γ-subunit. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakatsu Y, Iwashita M, Sakoda H, Ono H, Nagata K, Matsunaga Y, Fukushima T, Fujishiro M, Kushiyama A, Kamata H, Takahashi SI, Katagiri H, Honda H, Kiyonari H, Uchida T, and Asano T
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 290 ページ: 24255-24266
  • DOI: 10.1074/jbc.M115.658559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mycoplasma pneumonia of swine (MPS) resistance and immune characteristics of pig lines generated by crossing an MPS pulmonary lesion selected Landrace line and a highly immune capacity selected Large White line. (2015)
  • 著者名/発表者名: Borjigin L, Shimazu T, Katayama Y, Watanabe K, Kitazawa H, Roh SG, Aso H, Katoh K, Uchida T, Suda Y, Sakuma A, Nakajo M, Suzuki K
  • 雑誌名: Anim Sci J 巻: 87 ページ: 972-981
  • DOI: 10.1111/asj.12529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunogenic properties and mycoplasmal pneumonia of swine (MPS) lung lesions in Large White pigs selected for higher peripheral blood immune capacity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Borjigin L, Shimazu T, Katayama Y, Watanabe K, Kitazawa H, Roh S, Aso H, Katoh K, Uchida T, Suda Y, Sakuma A, Nakajo M and Suzuki K
  • 雑誌名: Anim Sci J 巻: 87 ページ: 638-645
  • DOI: 10.1111/asj.12471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunogenic properties of Landrace pigs selected for resistance to mycoplasma pneumonia of swine. (2015)
  • 著者名/発表者名: Borjigin L, Shimazu T, Katayama Y, Li M, Satoh T, Watanabe K, Kitazawa H, Roh S, Aso H, Katoh K, Uchida T, Suda Y, Sakuma A, Nakajo M and Suzuki K
  • 雑誌名: Anim Sci J 巻: 87 ページ: 321-329
  • DOI: 10.1111/asj.12440
  • 査読あり
• [学会発表] プロリン異性化酵素Pin1 阻害ポリフェノールの発見 (2016)
  • 著者名/発表者名: 對馬 早織、日高 將文、高橋 典子、津吹 政可、内田 隆史
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Crisper/Cas9 法によるPin1-欠損ヒト細胞の作製と解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋吉 皓太、イ タツチュウ;、カスジャン マシュー、内田 隆史
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] Pin1は脂肪由来間葉系幹細胞の分化を促進させた (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木寿弥、鈴木充子、宮下拓也、佐伯俊幸、阿部素子、内田隆史
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] 海藻ポリフェノールはPin1活性を阻害しマウスの脂肪量を低下させた (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木充子、宮下拓也、秋吉皓太、鈴木寿弥、日高将文、内田隆史、内田千代子
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
• [学会発表] Pin1による巨核球膜構造変化制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水泰希、鈴木伸幸、本橋ほづみ、内田隆史
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [備考] 東北大学農学研究科 分子酵素学研究室
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/enzyme/index-j.html