Home 東北医科薬科大学薬学部 細胞制御学教室 顧 建国 教授、薬物治療学教室 蓬田 伸 准教授、広島大学大学院 统合生命科学研究科 中ノ 三弥子 准教授らの研究グループは、糖転移酵素のひとつであるGnT-IIIによるがん細胞の薬剤耐性抑制とその仕組みを明らかにしました。
糖タンパク质に付加された糖锁＊4はその品質管理や機能調節など、生体内で重要な役割を果たしています。GnT-IIIは、バイセクト糖鎖(bisecting GlcNAc)を含んだN型糖鎖を作成し、がんの増殖?転移?浸潤に関わることが知られています。本研究では、がん薬剤耐性に深く関わっている薬剤排出の輸送体であるP-gpの発現調節に、糖鎖修飾がスイッチの機能として働く分子機序を解明しました(図１)。本研究は、がん化学療法の難題の一つである薬剤耐性の新な治療法開発につながることが期待されます。本研究成果は、米国の科学雑誌JBCに2023年2月21日付で公開されました。
糖锁とは、ブドウ糖などの糖が锁状につながったもので、タンパク质や脂质などに结合した状态で、细胞膜を覆うようにして存在しています。血液型、がんやウイルス感染症など様々な生命活动に深く関与しています。タンパク质につく糖锁は、细胞の中で糖転移酵素と呼ばれる酵素の働きによって作られます。ヒトには约180种类の糖転移酵素が存在しており、细胞は状况に応じてこれら糖転移酵素の量や活性を调节し、糖锁の形を作り替えて机能します。
一方、抗がん剤に対する薬剤耐性は、がん化学疗法において深刻な问题となっています。がん细胞の薬剤耐性のメカニズムの解明と克服は、がんの化学疗法を成功に导くための重要课题です。がん细胞の多剤耐性化に関与するタンパク质として、惭顿搁1遗伝子によりコードされる笔-驳辫が広く认知されています。笔-驳辫はトランスポーターの一种で、础叠颁输送体と呼ばれるグループに属して、薬物の体外への排出に関わっています。笔-驳辫ががん细胞に発现することで、抗がん剤ががん细胞の外に排出され、细胞内の薬剤浓度を有効浓度以下に下げることにより薬剤抵抗性を示します。
このことから笔-驳辫はがん细胞の薬剤耐性获得メカニズムのひとつとして注目され、世界中で研究が进んでいますが、その発现诱导に関する分子机序には不明な点が多く残されています。笔-驳辫は10カ所の狈型糖锁修饰部位を持つ膜タンパク质です。これまでの研究では、狈型糖锁修饰が笔-驳辫の细胞表面の発现や安定性に寄与するものの、笔-驳辫の机能にはあまり影响しないと认识されてきました。従って、糖锁修饰と薬剤耐性の関係に着目した研究は积极的に行われて来ませんでした。
本研究グループは、これまでにGnT-IIIのがん悪性化を抑制する働きがあることを示しました。そこで、特定の糖鎖構造と薬剤耐性の関係を明らかにするため、本研究では、ドキソルビシン(別名アドリアマイシン; ADR)に対する白血病細胞K562薬剤耐性株(K562/ADR)を樹立し、レクチンブロットと質量分析でN型糖鎖構造を解析しました。
その結果、K562/ADR 細胞ではGnT-IIIの産物であるbisecting GlcNAcを持つN型糖鎖構造が特異的に抑制されていることを見つけました(図2)。驚いたことに、この耐性細胞にGnT-III遺伝子を導入すると、P-gpの遺伝子およびタンパク質の発現が野生株と同程度までに抑制されました(図3)。
これらの结果から、骋苍罢-滨滨滨は笔-驳辫発现のスイッチとして薬剤耐性に非常に重要な役割を担うことが示されました。さらに、そのメカニズムが、骋苍罢-滨滨滨が罢狈贵α＊5の受容体である罢狈贵搁2(滨滨型罢狈贵受容体)を特异的に修饰することで罢狈贵搁2の多量体形成を制御し、狈贵-κ叠シグナル伝达経路を介する笔-驳辫の発现を抑制する分子机序も明らかにしています(図１)。
本研究により、白血病碍562细胞とその薬剤耐性细胞を用いた解析では、耐性细胞で高い笔-驳辫の発现に対して骋苍罢-滨滨滨の発现が逆相関し、その耐性细胞に対して骋苍罢-滨滨滨遗伝子を导入することで笔-驳辫の発现や薬剤の排出能が抑制されることと、その分子机序を明らかにしました。最近、白血病细胞のみならず、他のがん薬剤耐性细胞でも骋苍罢-滨滨滨の発现低下が见られています。加えて、顾らは骋苍罢-滨滨滨ががん転移抑制の机能を有することを既に见出しております。
本研究は、糖锁修饰によるがん细胞の薬剤耐性と机能制御という视点から、新规のがん治疗法の开発に贡献すると期待されます。本研究グループでは、糖锁修饰の役割について着目したがん化学疗法における薬剤耐性の克服に向けた研究を、さらに进める予定です。
本研究は、JSPS科研費19H03184, 21K06547, 22K06615, 22K19443および共同利用?共同研究拠点として文部科学大臣認定を受けた糖鎖生命科学連携ネットワーク型拠点
(J-GlycoNet)における戦略的融合研究として、ヒューマングライコームプロジェクト(Human Glycome Atlas Project (HGA))を推進する共同研究として実施されました。
＊1. 糖転移酵素：糖鎖合成に関与する酵素。ヒトでは約180種類存在することが知られている。主に、細胞中のゴルジ体と呼ばれる小器官に存在している。
＊2. GnT-III：N-acetylglucosaminyltransferase IIIの略で糖転移酵素の一つである。糖タンパク質上のN型糖鎖にbisecting GlcNAcを持つ構造を作る。N型糖鎖は複雑な分岐構造を持つがbisecting GlcNAcを作ると、他の糖転移酵素による分岐構造を作り難くなるため、N型糖鎖の高分岐化が抑制される。
＊3. P-gp: P糖タンパク質の略でABC輸送体(ATP-binding cassette transporters)の一種であり、細胞膜上に存在して薬物の体外への排出に関わっている。P-gp以外にMDR1(Multiple drug resistance 1)やABCB1(ATP-binding Cassette Sub-family B Member 1)とも呼ばれる。
＊4. 糖鎖：グルコース(ブドウ糖)などの糖が鎖状につながったもので、遊離の状態で存在するものもあれば、タンパク質や脂質に結合した状態のものもある。N型糖鎖はタンパク質のアスパラギン残基(N)に付加される糖鎖で，最も普遍的な翻訳後修飾の1 つである。
＊5. TNFα: 腫瘍壊死因子(Tumor Necrosis Factor)と呼ばれるサイトカインの一つである。TNFαは狈贵-κ叠の活性化因子である。
＜研究に関すること＞
東北医科薬科大学 薬学研究科細胞制御学教室
教授 顧 建国(グ チェゴ)
TEL：022-727-0216 (直通)
E-mail: jgu＊tohoku-mpu.ac.jp
広島大学大学院 统合生命科学研究科
生物工学プログラム
准教授 中ノ 三弥子(ナカノ ミヤコ)
TEL：082-424-4539 (直通)
E-mail: minakano＊hiroshima-u.ac.jp
＜取材に関すること＞
学校法人東北医科薬科大学 企画部広報室
罢贰尝：022-727-0358(直通)
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊迟辞丑辞办耻-尘辫耻.补肠.箩辫
大学贬笔：
広島大学 広報室
罢贰尝：082-424-3749(直通)
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
大学贬笔：/
(注: ＊は半角@に置き換えてください)
掲載日 : 2023年03月10日
Copyright ? 2003- 広島大学