多様な構造の基質を認識する輸送担体を利用したドラッグデリバリーシステムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13672247
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 奈良 敏文 北海道大学, 薬学研究科, 助手 (30241350)
• Keywords: PEPT1 / ジペプチド / 安定発現細胞 / 電気生理学 / 化学修飾 / 二次性能動輸送 / 多剤排出輸送担体 / 基質認識

Research Abstract

我々は、輸送担体を用いたデリバリーに応用を目的として、dipeptide輸送担体と新規モノカルボン酸輸送担体のキャラクタリゼーションをおこなった。これら輸送担体は、基質の分子サイズが大きく基質認識性が低く、輸送効率の高い輸送担体であり、薬理効果を損なわない薬物の修飾が許容できる輸送担体であり、ドラッグデリバリーへの応用が期待される輸送担体である。
先ず、基質認識性を検討するために必要な様々なモデル化合物を精密に合成し、基質認識には脂溶性が必須であること、即ち、基質認識部位あるいはその近傍に疎水ポッケトが存在することを明らかにした。これまでのdipeptide輸送担体の基質認識性に対する考え方とは異なる、非常に面白い知見である。親和性の増加はdipeptideに脂溶性の高い蛍光化合物を付加することによる化合物の脂溶性の増大が原因であると推察された。そこで、脂溶性蛍光化合物2-anilino-6-naphthalene sulfonate (ANS)を付加したVal-Lys(ANS)を合成し、蛍光変化により基質認識に脂溶性ポッケトが関与していることを証明した。更に、dipeptide輸送担体の基質認識性及び輸送機構を検討する際に有用なツールとなるヒトdipeptide輸送担体(hTEPT1)の大量発現細胞の樹立を行った。この細胞は、従来の小腸モデル細胞の30倍以上の活性を有していた。これにより、より詳細な輸送機構の検討が可能になり、平成14年度には電気生理学的解析によりdipeptideの細胞内取り込みと細胞外輸送は異なる分子機構であることを見出した。
一方、多様な物質輸送の分子機構解明を目的として、大腸菌の多剤排出系EmrEの基質選択の分子機構の解析にも着手した。EmrEのほぼ中央に位置するloop2-3に導入したCysを化学修飾するとethidium bromideの排出輸送が完全に停止することを足がかりに、この部位が輸送基質の選択性を司る一つの部位であること、またethidium bromide排出の際、より水溶性環境に突出するように構造変化することを見出した。

Research Products

• [Publications] Tateoka, et al.: "Significance of substrate hydrophobicity for recognition by an oligopeptide transporter (PEPT1)"Bioconjugate Chem.. vol.12. 485-492 (2001)
• [Publications] Kuwayama, et al.: "Fluorescein uptake by a monocarboxylic acid transporter in human intestinal Caco-2 cells"Biochem.Pharmacol.. vol.63. 81-88 (2002)