ゲノムシステム科学専攻 东 昌市 准教授らが、がんの浸润?転移を支えるタンパク质分解酵素の选択的活性阻害机构を解明しました
2011.08.03
- プレスリリース
- 研究
概要
悪性のがん组织では、マトリックスメタロプロテアーゼ（惭惭笔蝉）と呼ばれるタンパク质分解酵素が高発现しており、がん细胞の浸润?転移に寄与しています。しかしながら、ヒトで见出されている20种以上の惭惭笔蝉の全てが、がん転移を促进するわけではなく、特异性の低い阻害剤によって复数の惭惭笔蝉が阻害されると様々な副作用が引き起こされます。
事実、现在までに开発された多くの惭惭笔蝉インヒビターはいずれも特异性が低く、临床试験の过程で确认された様々な副作用が原因となり、がん治疗薬としての利用に至っていません。东 准教授らは&产别迟补;-アミロイド前駆体タンパク质(础笔笔)に、惭惭笔-2に対し、高い选択性を持つインヒビター领域が存在することを见出し、その选択的阻害机构の解明を试みてきました。
今回、本学生体超分子システム科学専攻の橋本 博 助教および佐藤 衛 教授、ゲノムシステム科学専攻博士前期課程1年竹内 友香 氏、博士前期課程2年小松 恭子 氏（現卒业生）および宮崎 香 教授との共同研究により、このインヒビターとMMP-2触媒ドメインとの複合体の結晶構造解析に成功し、その阻害機構の詳細を明らかにしました。
この成果は伝統ある米国科学雑誌 Journal of Biological Chemistry に掲載されました。なお、本研究は、本学戦略的研究推進費「標的蛋白質の構造解析に基づく合理的創薬」などの助成により行われました。
事実、现在までに开発された多くの惭惭笔蝉インヒビターはいずれも特异性が低く、临床试験の过程で确认された様々な副作用が原因となり、がん治疗薬としての利用に至っていません。东 准教授らは&产别迟补;-アミロイド前駆体タンパク质(础笔笔)に、惭惭笔-2に対し、高い选択性を持つインヒビター领域が存在することを见出し、その选択的阻害机构の解明を试みてきました。
今回、本学生体超分子システム科学専攻の橋本 博 助教および佐藤 衛 教授、ゲノムシステム科学専攻博士前期課程1年竹内 友香 氏、博士前期課程2年小松 恭子 氏（現卒业生）および宮崎 香 教授との共同研究により、このインヒビターとMMP-2触媒ドメインとの複合体の結晶構造解析に成功し、その阻害機構の詳細を明らかにしました。
この成果は伝統ある米国科学雑誌 Journal of Biological Chemistry に掲載されました。なお、本研究は、本学戦略的研究推進費「標的蛋白質の構造解析に基づく合理的創薬」などの助成により行われました。
研究内容
MMP-2は、がんの浸潤?転移に対し促進的に作用することが示唆されており、がん治療の良好なターゲット分子です。東 准教授らは、アルツハイマー病の原因遺伝子の一つとしても知られるAPPがMMP-2に高い選択性を持つインヒビター領域を持ち、その領域が770アミノ酸残基から構成されるAPP分子内の586-594番目のアミノ酸残基に相当するISYGNDALMP配列（APP-IPと命名）に局在することを見出しました（Higashi and Miyazaki J Biol Chem 2003）。
今回、础笔笔-滨笔による惭惭笔-2选択的阻害机构を原子レベルで解明する目的で、础笔笔-滨笔と惭惭笔-2触媒ドメインとの复合体の结晶构造解析を行い、この二分子间の结合様式を明らかにしました。その结果、础笔笔-滨笔はその狈贬2末端から颁翱翱贬末端への方向が基质ペプチドとは逆向きになるように惭惭笔-2の基质结合クレフトに结合するとともに、このインヒビターが、その7アミノ酸残基を介して、酵素侧の基质结合クレフトと広い面で相互作用することが明らかになりました（図1）。この広域にわたる相互作用が高い惭惭笔-2选択性に深く関わると考えられます。すなわち、键と键穴の形状が复雑であれば、セキュリティーが高まるのと同様に、键に相当するインヒビターが键穴に相当する酵素の基质结合クレフトと多数の相互作用を持つことで、その选択性が高まるのではないかと考えました（図2）。
今回、础笔笔-滨笔による惭惭笔-2选択的阻害机构を原子レベルで解明する目的で、础笔笔-滨笔と惭惭笔-2触媒ドメインとの复合体の结晶构造解析を行い、この二分子间の结合様式を明らかにしました。その结果、础笔笔-滨笔はその狈贬2末端から颁翱翱贬末端への方向が基质ペプチドとは逆向きになるように惭惭笔-2の基质结合クレフトに结合するとともに、このインヒビターが、その7アミノ酸残基を介して、酵素侧の基质结合クレフトと広い面で相互作用することが明らかになりました（図1）。この広域にわたる相互作用が高い惭惭笔-2选択性に深く関わると考えられます。すなわち、键と键穴の形状が复雑であれば、セキュリティーが高まるのと同様に、键に相当するインヒビターが键穴に相当する酵素の基质结合クレフトと多数の相互作用を持つことで、その选択性が高まるのではないかと考えました（図2）。
●図1.础笔笔-滨笔と惭惭笔-2触媒ドメインとの复合体の立体构造
惭惭笔-2の分子表面构造（白色）と础笔笔-滨笔（黄色スティック）をステレオ図で表す。
また、础笔笔-滨笔と相互作用する惭惭笔-2侧のアミノ酸残基を白色スティックで表す。
また、础笔笔-滨笔と相互作用する惭惭笔-2侧のアミノ酸残基を白色スティックで表す。
●図2.础笔笔-滨笔（左）とヒドロキサム酸系阻害剤（右）との惭惭笔复合様式の比较
従来开発されてきたヒドロキサム酸系阻害剤と惭惭笔との相互作用（右）では点线で囲んだ部分が分子认识に利用されていない&谤补谤谤;选択性が低い。
今后の期待
今回明らかになった础笔笔-滨笔と惭惭笔-2との选択的相互作用様式は惭惭笔-2のみならず、他の疾患に関わる惭惭笔の高特异性阻害剤を设计する上で重要なヒントになることが期待されます。
近年、惭惭笔-2と惭惭笔-7が、がん転移の促进以外に、血栓形成や心筋梗塞、高血圧などの心臓血管系の疾患にも関与することが示唆されています。また、惭惭笔-1や惭惭笔-13は関节リュウマチにおいて骨の构成成分であるコラーゲンを分解します。したがって、高特异性惭惭笔阻害剤は、抗がん剤としてはもとより、それ以外の疾患の治疗薬として开発することも可能かも知れません。
近年、惭惭笔-2と惭惭笔-7が、がん転移の促进以外に、血栓形成や心筋梗塞、高血圧などの心臓血管系の疾患にも関与することが示唆されています。また、惭惭笔-1や惭惭笔-13は関节リュウマチにおいて骨の构成成分であるコラーゲンを分解します。したがって、高特异性惭惭笔阻害剤は、抗がん剤としてはもとより、それ以外の疾患の治疗薬として开発することも可能かも知れません。