ランソプラゾールはTNF受容体関連因子6のポリユビキチン化を亢進しRunx2 を介した骨芽細胞分化を促進する

古学大学大学院医学系研究科 研究科長 橋 英 整形外科学 石黒直樹

い 教授 鬼頭浩 うひ 准教授 島健一

いち 助教 筆頭著者 神経遺伝情報学 大 欽司 教授 責

任著者 研究 プ 既存医薬品 新規薬効 探索 ッ

ン 戦略 胃酸分泌阻害薬 広 使用さ い ン プ

骨形成促進 効 あ こ 明 た

回 ン プ い 判明 たこ

分化間葉系幹細胞株や 骨芽細胞様細胞株 い ン プ

Runx2 ^{遺伝子 発現 昇さ} Runx2 ^{核内 積や転写活性化能}

亢進さ 共 骨芽細胞分化 昇さ たこ

患者 来 初代骨髄細胞 投 最終骨分化 あ 質 石灰化 促

進さ たこ

ッ 大腿骨骨折モ 全身投 骨折部間隙 石灰化骨 増加

骨折治癒 促進さ たこ

骨形成 ン 質 bone morphogenetic protein (BMP) ^{経路 あ}

TGF- _β ^活性化 1 (TGF- β activated kinase-1; TAK1)-p38 MAPK ^経路

活性化 こ 流 置 プ 分子 _TNF 容体関連因子 _{6 (TNF}

receptor-associated factor 6; TRAF6) ^{自己 ン化 促進さ 細}

胞内 伝遉 関わ ン ₆₃ 結合型 ン鎖 特異的 分解

脱 ン化酵素 _CYLD 抑制 たこ

In silico ^{構造解析 ン プ} CYLD ^{ッ 安定的 結}

合 そ 酵素活性 阻害 ッ ン モ 導 変異 _CYLD 用

いた ン化 ッ こ ッ ン モ 正 いこ 実

証 たこ

こ 研究成果 骨粗鬆症性骨折患者へ 安価 効 骨折治癒促

進剤 開発 期待さ

研究成果 米国 プン 科学 EBioMedicine ^{米国東部時間}

成 _{27 11 24} 日付 掲載さ た

ン プ ー _TNF 受容体関連因子 ₆ ポ ユビキチン

化を亢進し _Runx2 を した骨芽細胞分化を促進する

成 「7 11 「7 日

ン プ ー _TNF 受容体関連因子 ₆ ポ ユビキチン化

を亢進し _Runx2 を した骨芽細胞分化を促進する

ポイン

○ ^{骨芽細胞分化 転写因子}Runx2 ^{ッ た ッ ン 戦略}

ン プ 骨芽細胞分化 骨折治癒 促進 こ 明 た

○ ^{ン プ 骨形成 ン 質} (bone morphogenetic protein; BMP) ^経路 あ ン フ ン 増殖因子-β (transforming growth factor beta; TGF-β)^活性化

1 (TGF-β-activated kinase 1; TAK1)^‐p38 MAPK^{経路 活性化 た}

○ ^{ン プ 脱 ン化酵素}CYLD ^{結合 そ 酵素活性 阻害} TAK1 流 置 ン化酵素 _TNF 容体関連因子6 (TNF receptor-associated factor 6;

TRAF6) ^{自己 ン化 促進 た}

背景

超 齢社会 到来 骨粗鬆症性骨折 新規発生数 増加 一途 辿 要 護者 増加

一因 い こう た状況 打開 健康 命 延伸 優 た骨粗鬆症治療薬 加

え 骨折治癒促進剤 開発 望 現在 骨形成促進剤 唯一副 状腺 モン製剤

臨床使用さ い 注射 投 必要 薬価 いた 分子化合物 骨形成促進

剤 望 い 既存医薬品 新規薬効 活用 ッ ン 戦略

至適投 副作用 禁忌 確立さ 安全性 い薬剤 安価 迅速 臨

床応用 可能 研究 定 たプ ン ンプ阻害薬 ン プ 強力 胃酸分泌

抑制薬 邦 ₁₉₉₂ 胃十二指腸潰瘍や逆流性食遈炎 幅広 使用さ い

研究成果

研究 既 可薬 薬剤 _RUNX2遺伝子 _P1プ モ 活性 濃度依

存的 昇さ 医薬品 ン 行い ン プ 定 た ン プ

分化間葉系幹細胞株 骨芽細胞様細胞株 間葉系幹細胞 ッ 初代

骨髄細胞 い い _Runx2 遺伝子 発現 濃度依存的 増加さ た ン プ

Runx2 ^{核内 積 亢進さ そ 転写活性化能 昇さ た そ ン プ} Runx2 ^{標的遺伝子 あ} Spp1^{遺伝子 発現や骨芽細胞分化 あ} ALP^活

性 濃度依存的 昇さ た さ 患者 来 初代骨髄細胞 ン プ 含 骨

分化 養条件 養 最終骨分化 あ 質 石灰化 促進さ た ッ 大腿骨骨折

モ ン プ 全身投 骨折部間隙 間充織内 形成さ 石灰化組織 増

加 骨折治癒過程 促進さ た

分子作用機序 解明 進 ン プ 間葉系幹細胞 い 骨形成 ン

質 _(BMP) 非古典的 経路 あ _TGF-的活性化 1 (TAK1)-p38 MAPK^経路 活性化 い こ 確 さ た こ TAK1-p38 MAPK^経路 Runx2 ^{活性化 主要}

経路 知 い _MAPKKK あ _TAK1 流 置 プ プ 分子

TNF ^{容体関連因子}6 (TRAF6) ^{会合 た ン}63^{結合型 ン鎖 結合 こ 自}

己 ン酸化さ 活性化 _TRAF6 ン化酵素活性 自己 ン化

こ 伝遉 関 ン プ こ _TRAF6 自己 ン

化 促進 た ン プ 特異的 ン ₆₃ 結合型 ン鎖 分解 脱

ン化酵素 _CYLD 抑制 た ッ ン ン 行う ン プ

こ _CYLD表面 ッ 安定的 結合 こ 結合 ン鎖_C 端 酵

素活性中心へ 到遉 阻害さ そ 酵素活性 阻害さ モ 導 た そ _CYLD 表面 ッ 構造 改変 た変異型 _CYLD 用い ン化 ッ 行 た こ

ン プ _CYLD抑制効果 消失さ た

図_1. ン プ ー による_Runx2活性化機構 模式図。

ン プ 脱 ン 化 酵 素 _CYLD 抑 制 ン 化 酵 素 TRAF6^{自身 ン} 63 ^{結合型自己 ン化 促進 ン} 63 結 合 型 ン 鎖 _TAK1 自 己 ン 酸 化 誘 導 流 _TAK1-p38 MAPK ^経路 Runx2 ^{転写活性 昇} BMP ^ン 1 ^型 2

型 容体 結合 ン プ _Runx2 活性化 増強さ

後 展開

現在 骨形成 促進 骨折治癒 加速 臨床使用可能 分子化合物 存在 ン

プ 邦 い ₂₃ 前 米国 ₂₀ 前 欧州 ₂₄ 前 プ ン

ンプ阻害薬 臨床 使わ た安全性 い医薬品 後 局所投 ン プ

効性 骨 損モ 動物 い 検証 骨折治療薬 臨床応用

可能性 検討 い

用語説明

転写因子：）NA 特異的 結合 遺伝情報 対RNA 写 過程 転写 調節 一群 ン 質

プ モ ：転写 開始 制御 ）NA 流領域 プ モ 転写因子 結合 転写 開始さ

副 状腺 モン：血中 濃度 調節 プ モン 骨 腎臓 腸 作用

血中 濃度 昇さ う 働

ン：76 個 酸 分子 ン 質 標的 ン 質 々 付加さ た

ン 要 ン 質 分解や細胞内 伝遉 関わ

発表雑誌

Mishima K, Kitoh H, Ohkawara B, Okuno T, Ito M, Masuda A, Ishiguro N, Ohno K. Lansoprazole upregulates polyubiquitination of the TNF receptor associated factor 6 and facilitates Runx2-mediated osteoblastogenesis. EBioMedicine; Nov. 24, 2015.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352396415302097 図_{2. CYLD} 灰色 とユビキチン 青 結合結晶モ 左図 。

ン _C 端 _CYLD 活性中心 赤 導 ン プ 緑

CYLD ^{表面 ッ 安定的 結合 ン} C ^{端 渉 ン}

プ ッ モ 結合 ッ 構造 拡大図 図

ッ 構造内部 ン ン ₇₅₈ フ ン ン₇₆₆

人工的 ン 変換 _CYLD 酵素活性 保た た ン プ

CYLD^{抑制効果 消失 た}

English ver.

http://www.med.nagoya-u.ac.jp/english01/dbps_data/_material_/nu_medical_en/_res/ResearchTopics/2015/Lansoprazole_20151127en.pdf