病態システム酵素学分野

主要研究テーマ研究内容メンバー発表論文

 

主要研究テーマ

  • 統合失調症におけるD-アミノ酸酸化酵素の病態生理学的意義の解明と酵素創薬による新規治療法の開発への挑戦
  • 計算科学を利用した新しいタンパク質機能解析と創薬研究
  • アポトーシス制御の分子機構の解明による新規乳癌治療戦略の構築

 

研究内容

これまで生体内には存在しないと考えられていたD-体のアミノ酸(D−セリン)が脳内に存在して、興奮性アミノ酸受容体の作動薬として作用し、D-アミノ酸酸化酵素(DAO)がこの新規神経調節因子D-セリンを代謝すること、また新規アポトーシス制御因子として発見したヌクリングがNF-κBの活性化を制御することを見出しています。そこで、これらの生体機能調節因子の機能と病態に関する研究を行い、統合失調症や発癌(脳腫瘍・乳癌)の病態解明と治療薬の開発を目指しています。

1.統合失調症におけるD-アミノ酸酸化酵素の病態生理学的意義の解明と酵素創薬による新規治療法の開発への挑戦

  興奮性アミノ酸受容体のサブタイプ(NMDA受容体)のコアゴニストとして働く新規神経調節因子D-セリンとその代謝酵素として位置づけられるD-アミノ酸酸化酵素の病態生理学的な意義の解明を目的として、脳内在性D-セリンの代謝とその代謝産物の作用に関する検討を行っています。DAO はD-セリンの代謝分解を介して、グルタミン酸神経伝達の調節に関与していると想定され、統合失調症の疾患感受性を規定する遺伝子の一つであります。我々は、ヒトDAO遺伝子の転写因子としてPAX2とPAX5を初めて同定し、それらが作用する2つのプロモーター領域の同定を行いました。さらに、PAX2及びPAX5が関与する2つのプロモーターの使い分けによってヒトDAO遺伝子発現が調節される可能性を示唆しています。また、ヒト脳内におけるDAOの発現解析から、その発現が統合失調症患者で上昇している傾向にあることを見出しました。この結果は、統合失調症の病態において、D-セリンの減少に起因するグルタミン酸神経伝達の機能不全が引き起こされている可能性を示すものでありました。現在、酵素活性阻害剤の探索を、様々な天然有機物を含む化合物のライブラリーのスクリーニングにより行っており、NMDA受容体の機能異常による統合失調症などの病態に対する新規治療薬の開発による酵素創薬を目指しています。

 

2.計算科学を利用した新しいタンパク質機能解析と創薬研究

  タンパク質の立体構造情報は、新規治療薬を開発する上で非常に重要です。統合失調症の新規治療薬開発を目的として、その発症の鍵を握るG72タンパク質の立体構造の予測に成功しました。創薬開発に資する新規方法論の改良を進め、さらに精度の高い構造を予測することを目指しています。

 

3.アポトーシス制御の分子機構の解明による新規乳癌治療戦略の構築

 ヌクリング分子は、アポトーシス経路を正に制御して細胞死を誘導します。離乳後の乳腺組織の退縮の過程は、乳腺が妊娠前の状態に戻るのに必要な生理学的プロセスであり、我々はヌクリングがNF-κBとSTAT3の調節を介した新しいアポトーシス制御システムにより乳腺退縮を制御することを明らかにしました。乳腺退縮の生理学的調節機構を利用した、新たな乳癌治療戦略の構築を目指しています。

D-アミノ酸代謝システムを標的とする疾患酵素学研究

D-アミノ酸代謝システムを標的とする疾患酵素学研究2 

 

 

メンバー

教授 福井清教授
福井 清
Kiyoshi Fukui
TEL : 088-633-7429
E-mail : kiyo.fukui@tokushima-u.ac.jp
准教授 加藤有介准教授
加藤 有介
Yusuke Kato
TEL : 088-633-7430
E-mail : ysk.kt@tokushima-u.ac.jp
学術研究員(特任助教) 宍戸裕二助教
宍戸 裕二
Yuji Shishido
TEL : 088-633-7430
E-mail : yshishido@tokushima-u.ac.jp

 

 
 

 

発表論文

  1. Nishi A, Numata S, Tajima A, Zhu X, Ito K, Saito A, Kato Y, Kinoshita M, Shimodera S, Ono S, Ochi S, Imamura , Kurotaki N, Ueno D, Iwata N, Fukui K, Imoto I, Kamiya A, Ohmori T: De novo non-synonymous TBL1XR1 mutation alters Wnt signaling activity, Scientific Reports 7, No. 2887 (2017)
  2. Kohiki T, Kato Y, Nishikawa Y, Yorita K, Sagawa I, Denda M, Inokuma T, Shigenaga A, Fukui K, Otaka A: Elucidation of inhibitor-binding pockets of D-amino acid oxidase using docking simulation and N-sulfanylethylanilide-based labeling technology, Org. Biomol. Chem. 15: 5289-5297 (2017).
  3. Jun DY, Kim HJ, Jang WY, Lee JY, Fukui K, Kim YH: Ectopic overexpression of LAPTM5 results in lysosomal targeting and induces Mcl-1 down-regulation, Bak activation, and mitochondria-dependent apoptosis in human HeLa cells, PLoS ONE 12(5), e0176544 (2017)
  4. Kato Y, Fukui K: Structure models of G72, the product of a susceptibility gene to schizophrenia, J. Biochem. 161: 223-230 (2017)
  5. Toguchi S, Hirose T, Yorita K, Fukui K, Sharpless BK, Ōmura S, Sunazuka T: In Situ Click Chemistry for the Identification of a Potent D-Amino Acid Oxidase Inhibitor, Chem. Pharm. Bull. 64(7), 695-703 (2016)
  6. Kato Y, Fukui K, Suzuki K: Mechanism of a Mutation in Non-Structural Protein 1 Inducing High Pathogenicity of Avian Influenza Virus H5N1, Protein Pept. Lett. 23(4), 372-378 (2016)
  7. Tran DH, Shishido Y, Chung SP, Trinh HTT, Yorita K, Sakai T, Fukui K: Identification of DNA-binding proteins that interact with the 5-flanking region of the human d-amino acid oxidase gene by pull-down assay coupled with two-dimensional gel electrophoresis and mass spectrometry, J. Pharm. Biomed. Anal. 116, 94-100 (2015)
  8. Dang HV, Sakai T, Pham TA, Tran DH, Yorita K, Shishido Y, Fukui K: Nucling, a Novel Apoptosis-associated Protein, Controls Mammary Gland Involution by Regulating NF-B and STAT3, J. Biol. Chem. 290: 24626-24635 (2015)
  9. Tran DH, Shishido Y, Chung SP, Trinh HTT, Yorita K, Sakai T, Fukui K: Identification of two promoters for human D-amino acid oxidase gene: implication for the differential promoter regulation mediated by PAX5/PAX2, J. Biochem. 157(5), 377-387 (2015)
  10. Shishikura M, Hakariya H, Iwasa S, Yoshio T, Ichiba H, Yorita K, Fukui K, Fukushima T: Evaluation of human D-amino acid oxidase inhibition by anti-psychotic drugs in vitro, Bioscience Trends 8(3), 149-154 (2014)
  11. Ishiwata S, Umino A, Umino M, Yorita K, Fukui K, Nishikawa T: Modulation of extracellular d-serine content by calcium permeable AMPA receptors in rat medial prefrontal cortex as revealed by in vivo microdialysis, Int. J. Neuropsychopharm. 16(6), 1395-1406 (2013)
  12. Shibuya N, Koike S, Tanaka M, Ishigami-Yuasa M, Kimura Y, Ogasawara Y, Fukui K, Nagahara N, Kimura H: A novel pathway for the production of hydrogen sulfide from D-cysteine in mammalian cells, Nature Commun. 4: 1366 (2013)
  13. Kim SM, Sakai T, Dang HV, Tran NH, Ono K, Ishimura K, Fukui K: Nucling, a novel protein associated with NF-B, regulates endotoxin-induced apoptosis in vivo, J. Biochem. 153(1), 93-101 (2013)
  14. El-Sayed SM, Abou El-Magd RM, Shishido Y, Yorita K, Chung SP, Tran DH, Sakai T, Watanabe H, Kagami S, Fukui K: D-Amino acid oxidase-induced oxidative stress, 3-bromopyruvate and citrate inhibit angiogenesis, exhibiting potent anticancer effects, J. Bioenerg. Biomembr. 44(5), 513-523 (2012)
  15. Kiso K, Ueno S, Fukuda M, Ichi I, Kobayashi K, Sakai T, Fukui K, Kojo S: The Role of Kupffer Cells in Carbon Tetrachloride Intoxication in Mice, Biol. Pharm. Bull. 35(6), 980-983 (2012)
  16. El-Sayed SM, Abou El-Magd RM, Shishido Y, Chung SP, Tran DH, Sakai T, Watanabe H, Kagami S, Fukui K: 3-Bromopyruvate antagonizes effects of lactate and pyruvate, synergizes with citrate and exerts novel anti-glioma effects, J. Bioenerg. Biomembr. 44(1), 61-79 (2012)
  17. El Sayed SM, Abou El-Magd RM, Shishido Y, Chung SP, Sakai T, Watanabe H, Kagami S, Fukui K: D-amino acid oxidase gene therapy sensitizes glioma cells to the antiglycolytic effect of 3-bromopyruvate, Cancer Gene Ther. 19: 1-18 (2012)
  18. Chung SP, Sogabe K, Park HK, Song Y, Ono K, Abou El-Magd RM, Shishido Y, Yorita K, Sakai T, Fukui K: Potential cytotoxic effect of hydroxypyruvate produced from D-serine by astroglial D-amino acid oxidase, J. Biochem. 148(6), 743-753 (2010)
  19. Abou El-Magd RM, Sasaki C, Kawazoe T, Salah M. El-Sayed, Yorita K, Shishido Y, Sakai T, Nakamura Y, Fukui K: Bioprocess development of the production of the mutant P-219-L human D-amino acid oxidase for high soluble fraction expression in recombinant Escherichia coli, Biochem. Eng. J. 52 (2-3), 236-247 (2010)
  20. Tran NH, Sakai T, Kim SM, Fukui K: NF-κB regulates the expression of Nucling, a novel apoptosis regulator, with involvement of proteasome and caspase for its degradation, J. Biochem. 148(5), 573-580 (2010)
  21. Abou El-Magd RM, Park HK, Kawazoe T, Iwana S, Ono K, Chung SP, Miyano M, Yorita K, Sakai T, Fukui K: The Effect of Risperidone on D-Amino Acid Oxidase Activity as a Hypothesis for a Novel Mechanism of Action in the Treatment of Schizophrenia, J. Psychopharmacol. 24(7), 1055-1067 (2010)
  22. Sakai T, Liu L, Teng X, Ishimaru N, Mukai-Sakai R, Tran NH, Kim SM, Sano N, Hayashi Y, Kaji R, Fukui K: Inflammatory disease and cancer with a decrease in Kupffer cell numbers in Nucling-knockout mice, Int. J. Cancer 126(5), 1079-1094 (2010)
  23. Ono K, Shishido Y, Park HK, Kawazoe T, Iwana S, Chung SP, Rabab M. Abou El-Magd, Yorita K, Okano M, Watanabe T, Sano N, Bando Y, Arima K, Sakai T, Fukui K: Potential pathophysiological role of D-amino acid oxidase in schizophrenia: immunohistochemical and in situ hybridization study of the expression in human and rat brain, J. Neural Transm. 116(10), 1335-1347 (2009)
  24. Liu L, Sakai T, Tran NH, Mukai-Sakai R, Kaji R, Fukui K: Nucling interacts with nuclear factor-B, regulating its cellular distribution, FEBS J. 276(5), 1459-1470 (2009)
  25. Iwana S, Kawazoe T, Park HK, Tsuchiya K, Ono K, Yorita K, Sakai T, Kusumi T, Fukui K: Chlorpromazine oligomer is a potentially active substance that inhibits human D-amino acid oxidase, product of a susceptibility gene for schizophrenia, J. Enzym. Inhib. Med. Chem. 23(6), 901-911 (2008)
  26. Jun DY, Park HS, Lee JY, Baek JY, Park HK, Fukui K, Kim YH: Positive regulation of promoter activity of human 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH) gene is mediated by transcription factors Sp1 and NF-Y, Gene 414(1-2), 106-114 (2008)