歯周病原菌プロテアーゼを標的とした歯周病治療薬の設計と開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09357017
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山本 健二 九州大学, 歯学部, 教授 (40091326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅尾 哲次 大鵬薬品工業株式会社, 創薬センター合成研究所, 所長(研究職) ; 赤峰 昭文 九州大学, 歯学部, 教授 (00117053) ; 中西 博 九州大学, 歯学部, 助手 (20155774)
• Keywords: Arg-gingipain / システインプロテアーゼ / 歯周病原性プロテアーゼ / 歯周病治療薬 / プロテアーゼインヒビター / 歯周病ワクチン / Porphyromonas gingivalis / グラム陰性嫌気性細菌

Research Abstract

Porphyromonas gingivalisは歯周病の最も重要な病因菌であり、多くの病原性プロテアーゼを産生していることが知られている。筆者らは、これまでにP.gingivalisの産生する主要なプロテアーゼとしてアルギニン特異的システインプロテアーゼ(Arg-gingipain,RGP)を同定し、これが歯周組織を直接破壊したり、宿主側の生体防御系を破壊して歯周病原性に強く寄与していることを報告した。また、本酵素遺伝子の欠損株を作成して解析を行い、本酵素が野生株の有する好中球障害能や血球凝集素活性などの病原性にも大きく寄与していることを明らかにした。さらに、本酵素がフィンブリリンなどの細菌表層蛋白質の細胞内輸送とプロセシングに深く関与していることも明らかにした。本研究では、これまでの研究をもとに、RGPを標的とした有効な歯周病治療薬ならびに歯周病ワクチンの開発を目的として行われた。本年度は、研究の効率や迅速性を考慮して、インヒビターの開発のための研究が集中的に行われた。合成あるいは半合成の特異的な活性部位指向型インヒビターを作成するために、X線結晶構造解析に基づく本酵素の3次元構造、とくに活性部位の高次構造の情報が求められた。そのために本菌培養上清から大量の酵素(10mg以上)の精製が行われた。現在、本酵素の精製をさらに進め、X腺結晶解析に必要な十分量の酵素を準備中である。これと並行して、本酵素に対する天然または人工の阻害剤の探索が行われた。その結果、ヒト唾液中に本酵素に対して阻害活性を示す物質が見い出され、これがヒスタチンであることが同定された。ヒスタチンによるRGPの阻害は本物質がきわめて良好な基質となり得ることによることが明らかにされた。そこで、ヒト唾液よりヒスタチンを精製してRGPによる切断部位の特定を行った。現在、切断部位の特異性に基づいて、本酵素活性を阻害し得るオリゴペプチドを合成中である。

Research Products

• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Increased expression of cathepsins E and D in neurons of aged rat brain and their colocalization with lipofuscin and carboxy-terminal fragments of Alzheimer amyloid precursor protein" J.Neurochem.68. 739-749 (1997)
• [Publications] Nakanishi H.et al.: "Electrophysiological studies of rat substantia nigra neurons in an in vitro slice preparation after middle cerebral artery occlusion" Neuroscience. 77. 1021-1028 (1997)
• [Publications] kunimatsu K.et al.: "Immunohistochemioal study on cathepsin G and medullasin in inflamed gingival tissues from periodontal patinets" J.Periodont.Res.32. 264-270 (1997)
• [Publications] Okamura K.et al.: "Immunohistochemical localization of cathepsin D,proliferating cell nuclear antigen and epidamal growth factor receptor in human breast carcinoma analyzed by computer image analyzer" Histopathol.31. 540-548 (1997)
• [Publications] 筑波隆幸 外: "新生タンパク質の品質管理機構" 日本薬理学雑誌. 109. 243-243 (1997)
• [Publications] 江頭 亨 外: "老化マーカーの検索とその制御" 日本薬理学雑誌. 110. 136-138 (1997)
• [Publications] 山本健二 外: "プロテオリシス-蛋白質分解の分解機構とバイオロジー" 蛋白質・核酸・酵素. 42. 2425-2432 (1997)
• [Publications] Nakayama K.et al.: "Hemoglobin receptor protein is intragenetically encoded by the cysteine proteinase-encodin genes and the haemagglutmin-encoding gene of Porphyromonas gingivalis" Mol.Microbiol.27. 51-61 (1998)
• [Publications] Abe N.et al.: "Biochemical and functional properties of lysine-specific cysteine proteinase(Lys-gingipain)as a virulence factor of Porphyromonas gingivalis in periodontal disease" J.Biochem.123. 305-312 (1998)
• [Publications] sastradipura DF.et al.: "Identification of cellular compartments involved in processing of cathepsin E in primary cultures of rat microglia" J.Neurochem.70(in press). (1998)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Medical Aspects of Proteases and Protease Inhibitors" IOS Press(Katunuma N,Kido H,Fritz H,Travis J.eds.), 629 (1997)
• [Publications] Sakai H.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Okamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Yamamoto K.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M, Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] Tsukuba T.et al.: "Proteolysis in Cell Functions" IOS Press(Hopsu-Have VK,Javinen M,Kirschke H,eds.), 576 (1997)
• [Publications] 山本健二 外: "ノックアウトマウスデータブック" 中山書店, 564 (1997)