FG beads® Magazine20169

September

ユーザー研究内容紹介
加部泰明 先生

慶應義塾大学

悪性腫瘍の増殖と薬剤耐性に関わるタンパク質のユニークな構造を世界で初めて解明

展示会情報「Equanimity 09-1-1」©Keisuke Kojima

Immunoprecip
FG beads Chemical biology

Introduction

ユーザー研究内容紹介 加部 泰明 講師

慶應義塾大学医学部
医化学教室

悪性腫瘍の増殖と薬剤耐性に関わるタンパク質のユニークな構造を世界で初めて解明【概要】

研究グループは、JST戦略的創造研究推進事業の一環として、一酸化慶應義塾大学医学部医化学教室の加部泰明講師と末松誠教授（当炭素(CO)などの生体内ガスに応答する未知のヘムタンパク質につい時、現AMED理事長）
らの研究グループは、難治性がんを含む多くのて、独自のアフィニティ精製システム（注3）を用いた網羅的な探索を行っであるていました。具体的には、アフィニティビーズ（FG beads®）へヘム前駆悪 性 腫 瘍 で 高 発 現して いる膜 結 合 性 ヘ ムタン パク質（ 注1）

PGRMC1の構造を解明することで、がん細胞が増殖を活性化する仕組体であるPP-IX（Protoporphyrin IX）およびヘムを固定化し、マウスみと、抗がん剤に対する耐性を獲得するメカニズムを世界で初めて明ら肝細胞中のヘム結合タンパク質を解析しました（図1）。このスクリーニン

かにしました。

グによって同定された新規のCO応答性ヘムタンパク質がPGRMC1でPGRMC1はがん細胞の増殖に関与すると考えられていましたが、そあったため、このがん細胞の機能制御について解析を進める発端となりの機能の詳細は不明でした。本研究グループは、X線結晶構造解析（注２）ました。

を行いPGRMC1の詳細な分子構造を解析することで、このタンパク質【研究内容詳細】が持つ特異な構造と、がん細胞を悪化させる仕組みを解明しました。

本研究では、京都大学医学部小林拓也准教授と共同でX線結晶構造

現在、種々のがん増殖機能を標的とした抗がん剤の開発は急速に進解析を行い、PGRMC1の詳細な分子構造を世界に先駆けて明らかにしんでいますが、PGRMC1に結合してその機能を阻害する化合物が見つました。PGRMC1は、図2のようにタンパク質中のチロシン残基を介しかれば、抗がん剤の開発が大きく前進すると期待できます。

た珍しい様式でヘムと配位することが分かりました（注4）。この配位した※本研究は、京都大学、大阪大学、北海道大学、（公財）サントリー生命

ヘムはタンパク質表面上に突出した構造を取っており、PGRMC1は分科学財団との共同研究により、JST戦略的創造研究推進事業として推子中のアミノ酸残基をほとんど介さずに突出したヘム同士が重なり合っ進された後、AMED革新的先端研究開発支援事業に引き継がれて行わた特異なヘム重合体構造を形成しています（図3）。生化学的な解析から、れました。

PGRMC1はヘムのない状態ではアポ体（注5）としてモノマー構造で存在【研究の背景】

しますが、ヘムと結合することにより２量体化することが明らかになりま

近年、PGRMC1 (progesterone receptor membrane associ-した。このようなタンパク質中のヘムを介した重合化は真核生物では初

ated component 1)と呼ばれるタンパク質が、乳がん、卵巣がん、肝がめて見いだされた新規の構造的制御の様式となります。生体内ガス分ん、肺がん、膵臓がんなどの多くの難治性がんに高発現していることが子であるCOは、がん細胞が抗がん剤、放射線治療、低酸素などにさらさ報告されましたが、その生理機能は長らく不明でした。PGRMC1はがんれると体内の酵素ヘムオキシゲナーゼが誘導されて増加します。この細胞を認識して細胞機能に変化を生じさせる物質であることが分かってCOがPGRMC1上のヘムに結合するとヘム同士の重合が解離しており、がん増殖に関わるPGRMC1の機能解明が期待されていました。

PGRMC1の機能が消失することを見いだしました。

ab

図2 ＰＧＲＭＣ１のチロシン残基を介したヘムの配位様式

図1（a）FG beads®へのPP-IXおよびHaem bの固定化（b）PP-IXおよびHaem bの結合タンパク質解析

pitation

Target Protein

Cell separation

図3 ヘム結合によるPGRMC1の2量体構造の様式

図4 PGRMC1の構造変換とがん細胞に関わる機能制御【用語解説】（注１）ヘム：ヘムは、鉄原子とポルフィリンから成る錯体であり、ヘモグロビンのようなヘム結合性タンパク質の補欠分子族として生理活性に重要な働きをします。
（注２）X線結晶構造解析：結晶に対してX線照射をして得られる回折像を解析することによってその分子構造を映し出す方法です。
（注３）アフィニティ精製システム：分子間の特異的な親和性を利用して目的とするタンパク質を結合、精製する手法です。
（注４）ヘモグロビンやシトクロムなどの一般的なヘムタンパク質は、タンパク質中のヒスチジンやシステイン残基を介してヘムと結合しており、チロシン残基配位は珍しい様式となります。
（注５）アポ体：タンパク質中にヘムなどの補欠分子族が結合していない状態をアポ体と呼びます。

References

1）Y. Kabe et al., Nat. Commun., 7:11030 (2016).

□経歴

加部 泰明（かべ やすあき）
1995年
1997年
2000年
2000年
2003年
2007年
2008年
2008年

東北大学薬学部薬学科 卒業
東北大学薬学専攻前期課程 修了
東京工業大学生命理工学部生体分子専攻後期課程 修了
NEDO 半田プロジェクト研究員
東京工業大学生命理工学部 COE プロジェクト生命分野 助手
東京工業大学 GCOE 生命時空間ネットワーク進化型教育研究拠点 助教
慶應義塾大学医学部 GCOE 特別研究講師
慶應義塾大学医学部 専任講師、現在に至る

Immunoprecipitation
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11月 第39回 日本分子生物学会年会●2016年11月30日（水）〜12月2日（金） ●会場：パシフィコ横浜
学会附設の展示会へ出展致します。FG beads®やスクリーニング装置、磁石スタンドなど関連製品の展示を行います。是非ご来場ください！

FG beads®や磁石スタンド、スクリーニング装置、超音波分散装置など展示予定です！
●展示の様子

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是非FG beads®とお書き頂き、受理されました際にはご連絡ください！
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後記

えふじ〜なちゃん▲

今回は慶應義塾大学医学部の加部先生の研究を紹介させて頂きました。FG beads®を用いたアフィニティ精製により、ヘム結合タンパク質としてPGRMC1が同定され、このタンパク質のがん細胞に関わる機能制御について解析を進める発端となっています。
このようにFG beads®が皆様の研究に少しでもお役立ちできれば幸いです。
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