JP2018194299A - Screening method of glycolytic metabolic control substance and glycolytic metabolic regulator - Google Patents

Screening method of glycolytic metabolic control substance and glycolytic metabolic regulator Download PDF

Info

Publication number
JP2018194299A
JP2018194299A JP2017095320A JP2017095320A JP2018194299A JP 2018194299 A JP2018194299 A JP 2018194299A JP 2017095320 A JP2017095320 A JP 2017095320A JP 2017095320 A JP2017095320 A JP 2017095320A JP 2018194299 A JP2018194299 A JP 2018194299A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pgam
chk1
glycolytic
binding
screening method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017095320A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6854515B2 (en
Inventor
祥司 近藤
Shoji Kondo
祥司 近藤
拓己 三河
Takumi Mikawa
拓己 三河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyoto University NUC
Original Assignee
Kyoto University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyoto University NUC filed Critical Kyoto University NUC
Priority to JP2017095320A priority Critical patent/JP6854515B2/en
Publication of JP2018194299A publication Critical patent/JP2018194299A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6854515B2 publication Critical patent/JP6854515B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

To provide a novel screening method capable of finding selective control substances that can specifically control glycolytic metabolism in cancer and selective control substances that can specifically control the glycolytic metabolism of cells and tissues whose aging is desired to be suppressed, or glycolytic metabolic control substances, and also to provide glycolytic metabolic regulators found by the method thereof.SOLUTION: The present invention provides a screening method of glycolytic metabolic substances which are test substances being evaluated to be controlling glycolytic metabolism when inhibiting or promoting the binding between PGAM and Chk1. Specifically, in the screening method of the present invention, the amount of binding between PGAM and Chk1 is measured in the presence and absence of a test substance, and the presence or absence of glycolytic metabolic control activity of the test substance is determined from the ratio of the binding amount in each case.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法及び解糖系代謝制御剤に関する。   The present invention relates to a method for screening a glycolytic metabolism controlling substance and a glycolytic metabolism controlling agent.

解糖系代謝とは、細胞が取り込んだグルコースを分解することにより、ATPという高エネルギー分子を合成する代謝過程の総称である。解糖系代謝には、その中間産物であるピルビン酸から乳酸を合成する過程と、ミトコンドリアでの酸化的リン酸化へと進む過程の、二通りの経路が存在する。前者は、酸素呼吸を必要しないので嫌気的解糖系代謝と呼ばれ、後者はミトコンドリア酸素呼吸によりATPを合成するので好気的解糖系代謝と呼ばれる。この解糖系代謝は、ほとんどの通常細胞においてエネルギー代謝の重要な役割を担っており、個体が生きていく上で不可欠である。そのため、解糖系代謝の異常は、ヒトの疾患に密接に関連する。   Glycolytic metabolism is a general term for metabolic processes that synthesize high-energy molecules called ATP by degrading glucose taken up by cells. There are two pathways in glycolytic metabolism: the process of synthesizing lactic acid from its intermediate product, pyruvate, and the process of oxidative phosphorylation in mitochondria. The former is called anaerobic glycolytic metabolism because oxygen respiration is not required, and the latter is called aerobic glycolytic metabolism because ATP is synthesized by mitochondrial oxygen respiration. This glycolytic metabolism plays an important role in energy metabolism in most normal cells and is indispensable for an individual to live. Therefore, abnormalities in glycolytic metabolism are closely related to human diseases.

解糖系代謝が低下すると、神経変性疾患、心機能低下、糖尿病、筋肉萎縮、貧血等の原因となる一方、解糖系代謝が亢進する病態もいくつか知られている。解糖系代謝が亢進する病態としては、例えば癌、虚血(血流低下)、局所炎症等が挙げられるが、特に多くの癌細胞では、解糖系代謝が亢進しており(ワールブルグ効果;非特許文献1参照)、癌の細胞生物学的な特徴の一つとして知られている。実際、現在の臨床現場では、この性質を利用して、FDG−PETが、患者体内の腫瘍の大きさや転移の有無の評価に有用であり、広く普及している。   A decrease in glycolytic metabolism causes neurodegenerative diseases, decreased cardiac function, diabetes, muscle atrophy, anemia, and the like, while several pathological conditions in which glycolytic metabolism is enhanced are known. Examples of the pathological condition in which glycolytic metabolism is enhanced include cancer, ischemia (reduction in blood flow), local inflammation, and the like, but particularly in many cancer cells, glycolytic metabolism is enhanced (Warburg effect; Non-Patent Document 1), which is known as one of the cell biological characteristics of cancer. In fact, in current clinical settings, using this property, FDG-PET is useful for evaluating the size of tumors in the patient's body and the presence or absence of metastasis, and is widely spread.

一方、細胞老化研究では、1997年頃より、若い細胞でも酸化ストレスやDNA障害等の様々なストレスにより老化することが判明し、このような老化は「ストレス老化」の名前で知られるようになった。このストレス老化を誘導するようなストレスを、総称して「ストレス老化シグナル」と呼ぶ場合もある。そして、癌細胞とは、「ストレス老化シグナル」に不応性で、ストレス老化しにくい細胞であると再認識されるようになった。本発明者らは、ストレス老化研究に2001年頃より従事し、解糖系代謝が亢進すると、ストレス老化しにくくなることを報告した(非特許文献2参照)。すなわち、解糖系代謝亢進が、ストレス老化シグナルへの応答性を低下させることにより、細胞癌化を引き起こす原因の一つとなり得る事を見出した。また、本発明者らはその主な理由の一つがミトコンドリア由来の酸化ストレスの減弱であること(非特許文献3参照)、逆に解糖系代謝が低下すると細胞老化が引き起こされることも見出した(非特許文献2参照)。よって、細胞が「老化」から「癌化」へ、又は「癌化」から「老化」へと転換する重要因子が、解糖系代謝の亢進、低下であるという結論が導き出された。   On the other hand, in cell aging research, it became clear that even young cells were aged by various stresses such as oxidative stress and DNA damage from around 1997, and such aging has come to be known as “stress aging”. . The stress that induces stress aging may be collectively referred to as “stress aging signal”. Cancer cells have been re-recognized as cells that are refractory to “stress aging signals” and are less susceptible to stress aging. The present inventors have been engaged in stress aging research since around 2001, and reported that when glycolytic metabolism is enhanced, stress aging becomes difficult (see Non-Patent Document 2). That is, it has been found that increased glycolytic metabolism can be one of the causes of cell canceration by reducing the responsiveness to stress aging signals. The present inventors have also found that one of the main reasons is attenuation of mitochondrial oxidative stress (see Non-Patent Document 3), and conversely, when glycolytic metabolism decreases, cell senescence is caused. (Refer nonpatent literature 2). Therefore, it was concluded that an important factor for converting cells from “aging” to “canceration” or from “canceration” to “aging” is the increase or decrease in glycolytic metabolism.

上記のような細胞老化と癌化の接点を担う解糖系代謝酵素として、本発明者らはホスホグリセリン酸ムターゼ(PGAM)を見出した(非特許文献2参照)。解糖系代謝経路は10個の解糖系酵素の順次反応よりなるが、PGAMはその8番目の酵素として、3−Phosphoglycerate(3PG)から2−Phosphoglycerate(2PG)への変換反応を触媒する。本発明者らは細胞にPGAMを強発現させることにより、解糖系亢進と酸化ストレス減弱効果が誘導され細胞は老化しにくくなる一方、PGAMを失活するとストレス老化が誘導されることを見出した(非特許文献2参照)。   The present inventors have found phosphoglycerate mutase (PGAM) as a glycolytic metabolic enzyme responsible for contact between cell aging and canceration as described above (see Non-Patent Document 2). The glycolytic metabolic pathway consists of a sequential reaction of 10 glycolytic enzymes, and PGAM catalyzes the conversion reaction from 3-phosphoglycerate (3PG) to 2-phosphoglycerate (2PG) as its eighth enzyme. The present inventors have found that by strongly expressing PGAM in a cell, an effect of enhancing glycolysis and reducing oxidative stress is induced, and the cell becomes difficult to age, whereas inactivation of PGAM induces stress aging. (Refer nonpatent literature 2).

従来の解釈では、解糖系代謝経路の律速酵素としては、アロステリックな制御を受けるPFKやGAPDHが知られており、PGAMは律速酵素ではないと考えられていた。そのため、PGAMの解糖系代謝における重要性は未知のままだった。さらに低酸素下、即ちミトコンドリア酸素呼吸のできない環境で解糖系代謝を亢進させる転写因子としてHIF−1が報告されていたが、HIF−1ノックアウト細胞での観察において、低酸素下でもHIF−1の制御を受けない唯一例外の解糖系酵素がPGAMであることが明らかにされている。しかし、このPGAMの上流因子については謎のままだった。最近、本発明者らはPGAMの上流制御機構の解明に取り組み、ストレス老化シグナル活性化により、PGAMのユビキチン化依存性たんぱく分解が促進されることを見出した。PGAMのユビキチン化を担うユビキチンリガーゼ酵素は、発癌遺伝子Mdm2であることも見出した(非特許文献4参照)。よって、PGAMが転写因子HIF−1で制御されない理由は、転写後制御(この場合はユビキチン化)がより重要であることにあるという見解に達した。同時に、PGAMはストレスによりユビキチン化を受けやすい不安定な蛋白であり、PGAMタンパク量の増減が解糖系代謝全体に影響しうる可能性も示唆された。実際、PGAMがユビキチン化を受けにくい変異体を作製すると、解糖系代謝が亢進しやすくなり、発癌しやすいことも明らかとなった(非特許文献4参照)。以上のように、従来は知られていなかった解糖系酵素PGAMの老化・癌化における重要性を、本発明者らは見出してきた。   In the conventional interpretation, PFK and GAPDH that are subject to allosteric control are known as rate-limiting enzymes in glycolytic metabolic pathways, and PGAM was considered not to be a rate-limiting enzyme. Therefore, the importance of PGAM in glycolytic metabolism remained unknown. Furthermore, HIF-1 has been reported as a transcription factor that enhances glycolytic metabolism under hypoxia, that is, in an environment where mitochondrial oxygen respiration is not possible. In observation with HIF-1 knockout cells, HIF-1 It has been clarified that PGAM is the only exception glycolytic enzyme that is not controlled by However, the upstream factor of PGAM remained a mystery. Recently, the present inventors have worked on elucidating the upstream regulatory mechanism of PGAM and found that activation of stress aging signal promotes ubiquitination-dependent proteolysis of PGAM. It has also been found that the ubiquitin ligase enzyme responsible for ubiquitination of PGAM is the oncogene Mdm2 (see Non-Patent Document 4). Thus, it has been reached that the reason why PGAM is not controlled by the transcription factor HIF-1 is that post-transcriptional control (in this case ubiquitination) is more important. At the same time, PGAM is an unstable protein that is susceptible to ubiquitination due to stress, and it was suggested that the increase or decrease in the amount of PGAM protein may affect the overall glycolytic metabolism. In fact, it has also been clarified that when a mutant in which PGAM is difficult to undergo ubiquitination is produced, glycolytic metabolism is easily increased and carcinogenesis is likely to occur (see Non-Patent Document 4). As described above, the present inventors have found the importance of the glycolytic enzyme PGAM, which has not been conventionally known, in aging and canceration.

Warburg O.,Science,1956,124:p.269−270Warburg O. , Science, 1956, 124: p.269-270. H.Kondoh et al.,Cancer Research,2005,65(1),p.177−185H. Kondoh et al. , Cancer Research, 2005, 65 (1), p. 177-185 h.Kondoh et al.,Antioxid Redox Signal,2007,9(3),p.293−299h. Kondoh et al. Antioxidid Redox Signal, 2007, 9 (3), p. 293-299 T.Mikawa et al. J. Cell Biol.,2014,204(5),p.729−745T.A. Mikawa et al. J. et al. Cell Biol. , 2014, 204 (5), p. 729-745

以上のように、解糖系代謝は古くより癌での亢進が知られており、抗癌剤の標的の可能性が指摘されていた。実際、解糖系阻害剤は癌培養細胞の多くを増殖抑制できるが、現実的な治療応用はまだ道半ばである。その理由は、解糖系代謝は正常細胞でも生理的必須機能を担っており、単なる代謝阻害は重篤な副作用を引き起こす危険性があり、癌治療としての有効性の確立が難しいことにある。解糖系をターゲットとする癌治療では、この問題の克服が必須であり、例えば正常細胞での解糖系代謝はできる限り温存しつつ、癌での解糖系代謝を特異的に阻害できるような選択的阻害剤の発見が望まれる。   As described above, glycolytic metabolism has been known to be enhanced in cancer for a long time, and the possibility of a target for anticancer agents has been pointed out. In fact, glycolytic inhibitors can suppress the growth of many cancer cells, but practical therapeutic applications are still halfway. The reason is that glycolytic metabolism has essential physiological functions even in normal cells, and mere metabolic inhibition has the risk of causing serious side effects, and it is difficult to establish the effectiveness as a cancer treatment. In cancer treatment targeting glycolysis, it is essential to overcome this problem. For example, it is possible to specifically inhibit glycolysis metabolism in cancer while preserving glycolysis metabolism in normal cells as much as possible. Discovery of such selective inhibitors is desired.

そこで、本発明は、癌での解糖系代謝を特異的に制御できるような選択的制御物質や、老化を抑制したい細胞、組織の解糖系代謝を特異的に制御できるような選択的制御物質、即ち解糖系代謝制御物質を見出すことができる、新規なスクリーニング方法を提供することを目的とする。また、このスクリーニング方法によって、癌での解糖系代謝を特異的に阻害する物質や、細胞老化を抑制したい細胞、組織においては抗老化効果(アンチエイジング効果)を奏する物質等の、新規の解糖系代謝制御物質を見出すことを目的とする。   Therefore, the present invention provides a selective control substance that can specifically control glycolytic metabolism in cancer, and a selective control that can specifically control glycolytic metabolism of cells and tissues in which aging is to be suppressed. It is an object to provide a novel screening method capable of finding a substance, that is, a glycolytic metabolic control substance. In addition, this screening method enables new solutions such as substances that specifically inhibit glycolytic metabolism in cancer and substances that exhibit anti-aging effects (anti-aging effects) in cells and tissues where cell aging is to be suppressed. The purpose is to find a sugar metabolism control substance.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、細胞内でPGAMとChk1とが結合すること、そしてこれらの物理的な結合が解糖系代謝において重要な役割を果たすこと、これらの物理的結合を制御することで解糖系を制御することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は、以下に示すとおりである。
[1]被検物質が、PGAMとChk1との結合を、阻害又は促進する場合に、上記被検物質が解糖系代謝を制御する物質であると評価する、解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法。
[2]被検物質の存在下及び非存在下でPGAMとChk1との結合量を測定し、それぞれの場合における結合量の比から、上記被検物質の解糖系代謝制御活性の有無を判定することを特徴とする、[1]に記載のスクリーニング方法。
[3]以下の工程を含むことを特徴とする、[1]又は[2]に記載のスクリーニング方法;
1)PGAM及びChk1を含む試料に被検物質を加えた場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程、
2)上記被検物質を加えていない場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程及び
3)上記工程1)による測定値と、上記工程2)による測定値とを比較する工程。
[4]PGAM及びChk1が、互いに結合し得るタグで標識されていることを特徴とする、[1]から[3]のいずれかに記載のスクリーニング方法。
[5]上記解糖系代謝制御物質が、抗がん剤として用いられる、[1]から[4]のいずれかに記載のスクリーニング方法。
[6]上記解糖系制御物質が、抗老化用組成物に用いられる、[1]から[4]のいずれかに記載のスクリーニング方法。
[7]PGAMとChk1との結合を阻害又は促進する物質を含む、解糖系代謝制御剤。
[8]PGAMとChk1との結合を阻害又は促進する物質が、
i)PGAM遺伝子若しくはChk1遺伝子に対するアンチセンス核酸又はsiRNA、ii)PGAM又はChk1に特異的な抗体、及び
iii)ナトリン
からなる群より選択される少なくとも1種である、[7]に記載の解糖系代謝制御剤。
[9]抗がん剤として用いられる、[7]又は[8]に記載の解糖系代謝制御剤。
[10]抗老化用組成物に用いられる、[7]又は[8]に記載の解糖系代謝制御剤。
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have found that PGAM and Chk1 bind in cells, and that these physical bonds play an important role in glycolytic metabolism, It has been found that the glycolysis can be controlled by controlling these physical bonds, and the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.
[1] Screening for a glycolytic metabolism control substance that evaluates that the test substance is a substance that controls glycolytic metabolism when the test substance inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1 Method.
[2] Measure the binding amount of PGAM and Chk1 in the presence and absence of the test substance, and determine the presence or absence of glycolytic metabolic control activity of the test substance from the ratio of the binding amount in each case The screening method according to [1], wherein:
[3] The screening method according to [1] or [2], comprising the following steps;
1) a step of measuring the amount of binding between PGAM and Chk1 when a test substance is added to a sample containing PGAM and Chk1;
2) a step of measuring the amount of binding between PGAM and Chk1 when no test substance is added, and 3) a step of comparing the measurement value of step 1) with the measurement value of step 2).
[4] The screening method according to any one of [1] to [3], wherein PGAM and Chk1 are labeled with a tag capable of binding to each other.
[5] The screening method according to any one of [1] to [4], wherein the glycolytic metabolism regulator is used as an anticancer agent.
[6] The screening method according to any one of [1] to [4], wherein the glycolytic regulator is used in an anti-aging composition.
[7] A glycolytic metabolism regulator comprising a substance that inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1.
[8] A substance that inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1,
The glycolysis according to [7], which is at least one selected from the group consisting of i) an antisense nucleic acid or siRNA against PGAM gene or Chk1 gene, ii) an antibody specific for PGAM or Chk1, and iii) natrin System metabolism regulator.
[9] The glycolytic metabolism control agent according to [7] or [8], which is used as an anticancer agent.
[10] The glycolytic metabolism control agent according to [7] or [8], which is used in an anti-aging composition.

本発明の解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法は、本発明者らが、細胞内でPGAMとChk1とが結合すること、そしてこれらの結合が解糖系代謝において重要な役割を果たすことを最初に見出したことによって、可能となったものである。このPGAMとChk1による協調的解糖系制御機構には、PGAMの酵素活性は関与せず、物理的な結合が重要である。本発明においては、このような解糖系酵素活性とは別のPGAMの機能を標的とすることで、本来のPGAM活性は温存でき、PGAM−Chk1結合制御のみの効果により、解糖系を特異的に阻害できる物質をスクリーニングすることが可能となる。また、この方法によると、解糖系代謝の制御により予防、治療、処置が可能である症状や疾患に有効な物質を見出すことができる。例えば、本発明のスクリーニング方法により見出される解糖系代謝制御物質は、新規の抗がん剤、抗老化用組成物に有効に用いられる。   The screening method for glycolytic metabolism control substances of the present invention is based on the fact that the present inventors have first shown that PGAM and Chk1 bind in cells and that these bonds play an important role in glycolytic metabolism. It became possible by having found. The cooperative glycolytic system control mechanism by PGAM and Chk1 does not involve the enzyme activity of PGAM, and physical binding is important. In the present invention, by targeting the function of PGAM different from such glycolytic enzyme activity, the original PGAM activity can be preserved, and the glycolytic system can be specifically identified by the effect of only PGAM-Chk1 binding control. It is possible to screen for substances that can be inhibited. Further, according to this method, a substance effective for symptoms and diseases that can be prevented, treated, and treated by controlling glycolytic metabolism can be found. For example, the glycolytic metabolism regulator found by the screening method of the present invention is effectively used for a novel anticancer agent and anti-aging composition.

図1は、PGAMノックアウトマウスの遺伝子デザインの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of gene design of a PGAM knockout mouse. 図2は、PGAM−TGマウスに対するIPGTT試験の結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of an IPGTT test for PGAM-TG mice. 図3は、PGAMヘテロKOマウスに対するIPGTT試験の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an IPGTT test for PGAM hetero KO mice. 図4は、PGAMヘテロKOマウスの皮膚組織における解糖系mRNA発現の低下を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a decrease in glycolytic mRNA expression in the skin tissue of PGAM hetero KO mice. 図5は、癌細胞株における解糖系mRNA発現に対する、PGAMsiRNA処理の影響を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the influence of PGAM siRNA treatment on glycolytic mRNA expression in cancer cell lines. 図6は、PGAM−TGマウスの皮膚での炎症惹起試験の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of an inflammation induction test on the skin of PGAM-TG mice. 図7は、PGAM−TGマウスの皮膚での悪性腫瘍惹起試験の結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of a malignant tumor induction test on the skin of PGAM-TG mice. 図8は、PGAM−TGマウスの皮膚に形成された悪性腫瘍における解糖系mRNAの発現を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the expression of glycolytic mRNA in malignant tumors formed on the skin of PGAM-TG mice. 図9は、PGAM−TGマウスにおけるリン酸化p53を示した図である。FIG. 9 shows phosphorylated p53 in PGAM-TG mice. 図10は、PGAMとChk1とが物理的に結合することを示した図である。FIG. 10 is a diagram showing that PGAM and Chk1 are physically coupled. 図11は、Chk1不活性化又は活性化の解糖系mRNA発現に対する影響を示した図である。FIG. 11 shows the effect of Chk1 inactivation or activation on glycolytic mRNA expression. 図12は、PGAMのプロテインフォスフォターゼ活性について解析した結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the results of analyzing the protein phosphatase activity of PGAM. 図13は、PGAM−R90W変異TGマウスにおけるChk1による解糖系亢進効果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the glycolytic enhancement effect by Chk1 in PGAM-R90W mutant TG mice. 図14は、PGAMタンパクにおけるChk1結合部位、Mdm2結合部位を模式的に示す図である。FIG. 14 is a diagram schematically showing the Chk1 binding site and the Mdm2 binding site in the PGAM protein. 図15は、PGAMとChk1の結合に対するナトリンの阻害効果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the inhibitory effect of natrin on the binding of PGAM and Chk1. 図16は、癌細胞株H1299のナトリン処理による解糖系mRNAの発現抑制効果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the effect of suppressing the expression of glycolytic mRNA by the treatment with natriline of cancer cell line H1299.

以下、本発明の解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法及び解糖系代謝制御剤について詳細に説明する。   Hereinafter, the method for screening a glycolytic metabolism controlling substance and the glycolytic metabolism controlling agent of the present invention will be described in detail.

<解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法>
本発明の解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法は、被検物質が、PGAMとChk1との結合を、阻害又は促進する場合に、上記被検物質が解糖系代謝を制御する物質であると評価することを特徴とする。本発明は、細胞内でPGAMとChk1とが結合すること、そしてこれらの結合が解糖系代謝において重要な役割を果たすことを本発明者らが最初に見出したことによって、可能となったものである。
<Screening method for glycolytic metabolism control substances>
In the method for screening a glycolytic metabolism controlling substance of the present invention, when the test substance inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1, the test substance is a substance that controls glycolytic metabolism. It is characterized by evaluating. The present invention has been made possible by the first discovery by the present inventors that PGAM and Chk1 bind in cells and that these bonds play an important role in glycolytic metabolism. It is.

本発明においてPGAMとは、ホスホグリセリン酸ムターゼという、解糖系代謝経路における10個の解糖系酵素の順次反応のうち、その8番目の反応を担う酵素であり、3−Phosphoglycerate(3PG)から2−Phosphoglycerate(2PG)への変換反応を触媒する酵素のことをいう。PGAMは、細胞の老化と癌化の接点を担う。PGAMにはPGAM1とPGAM2の二つのアイソフォームが存在する。PGAM1とPGAM2は組織発現パターンに違いが見られるものの、アミノ酸配列上高い相同性を有しており、機能や酵素活性は同等であると考えられる。ヒトPGAM1、PGAM2のアミノ酸配列はそれぞれ配列番号1、配列番号2として、cDNA配列はそれぞれ配列番号3、配列番号4として配列表に示した。   In the present invention, PGAM is phosphoglycerate mutase, an enzyme responsible for the eighth reaction among the sequential reactions of ten glycolytic enzymes in the glycolytic metabolic pathway. From 3-phosphoglycerate (3PG) It refers to an enzyme that catalyzes the conversion reaction to 2-phosphoglycerate (2PG). PGAM is a contact point between cell aging and canceration. There are two isoforms of PGAM, PGAM1 and PGAM2. Although PGAM1 and PGAM2 have a difference in tissue expression pattern, they have high homology in amino acid sequence and are considered to have the same functions and enzyme activities. The amino acid sequences of human PGAM1 and PGAM2 are shown in the sequence listing as SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2, respectively, and the cDNA sequences are shown as SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 respectively.

本発明においてChk1とは、セリンスレオニンタンパク質キナーゼであり、細胞周期のG2期でDNA損傷チェックポイントの活性化において役割を担うチェックポイントキナーゼである。Chk1は、本発明者らによって解糖系代謝においても重要な役割を担っていることが見出された。ヒトChk1のアミノ酸配列は配列番号5として、cDNA配列は配列番号6として配列表に示した。   In the present invention, Chk1 is a serine threonine protein kinase, which is a checkpoint kinase that plays a role in activation of DNA damage checkpoints in the G2 phase of the cell cycle. Chkl was found by the present inventors to play an important role in glycolytic metabolism. The amino acid sequence of human Chk1 is shown as SEQ ID NO: 5, and the cDNA sequence is shown as SEQ ID NO: 6 in the sequence listing.

本発明における解糖系代謝とは、細胞が取り込んだグルコースを分解することにより、ATPを合成する代謝過程の総称である。解糖系代謝には、グルコースをその中間産物であるピルビン酸に分解し、乳酸を合成する経路と、ミトコンドリアでの酸化的リン酸化へと進む経路の、二通りの経路が存在する。前者は、酸素呼吸を必要しないので嫌気的解糖系代謝と呼ばれ、後者はミトコンドリア酸素呼吸によりATPを合成するので好気的解糖系代謝と呼ばれる。この解糖系代謝は、ほとんどの通常細胞においてエネルギー代謝の重要な役割を担っており、個体が生きていく上で不可欠である。   The glycolytic metabolism in the present invention is a general term for metabolic processes in which ATP is synthesized by degrading glucose taken up by cells. In glycolytic metabolism, there are two pathways: a pathway that breaks down glucose into its intermediate product, pyruvate, and synthesizes lactic acid, and a pathway that leads to oxidative phosphorylation in mitochondria. The former is called anaerobic glycolytic metabolism because oxygen respiration is not required, and the latter is called aerobic glycolytic metabolism because ATP is synthesized by mitochondrial oxygen respiration. This glycolytic metabolism plays an important role in energy metabolism in most normal cells and is indispensable for an individual to live.

本発明における解糖系代謝制御物質とは、解糖系代謝を抑制又は亢進する物質のことをいう。解糖系代謝の過程でPGAMとChk1との結合が重要な役割を担っていることが、本発明者らの研究によって見出されたが、本発明における解糖系代謝制御物質は、特にこのPGAMとChk1との結合に影響を与える物質をいう。本発明における解糖系代謝制御物質は、PGAMとChk1との結合を抑制・阻害するものであってもよいし、亢進するものであってもよい。本発明における解糖系代謝制御物質は、PGAM及び/又はChk1自体に結合してPGAMとChk1との結合に影響を与える物質であってもよいし、PGAM及び/又はChk1の発現に影響を与えることによってPGAMとChk1との結合を制御する物質であってもよい。   The glycolytic metabolism controlling substance in the present invention refers to a substance that suppresses or enhances glycolytic metabolism. It has been found by the present inventors that the binding of PGAM and Chk1 plays an important role in the process of glycolytic metabolism. A substance that affects the binding between PGAM and Chk1. The glycolytic metabolism controlling substance in the present invention may be one that suppresses or inhibits the binding between PGAM and Chk1, or may enhance it. The glycolytic metabolism control substance in the present invention may be a substance that binds to PGAM and / or Chk1 itself and affects the binding between PGAM and Chk1, or affects the expression of PGAM and / or Chk1. The substance which controls the coupling | bonding of PGAM and Chk1 by this may be sufficient.

本発明のスクリーニング方法は、具体的には、被検物質の存在下及び非存在下でPGAMとChk1との結合量を測定し、両結合量の比から、上記被検物質の解糖系代謝制御活性の有無を判定することを特徴とする。このような本発明のスクリーニング方法は、以下の工程1)〜3)を含むことが好ましい。   Specifically, the screening method of the present invention measures the amount of binding between PGAM and Chk1 in the presence and absence of a test substance, and determines the glycolytic metabolism of the test substance from the ratio of both binding quantities. It is characterized by determining the presence or absence of control activity. Such a screening method of the present invention preferably includes the following steps 1) to 3).

1)PGAM及びChk1を含む試料に被検物質を加えた場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程
2)上記被検物質を加えていない場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程
3)上記工程1)による測定値と、上記工程2)による測定値とを比較する工程
1) Step of measuring the binding amount of PGAM and Chk1 when a test substance is added to a sample containing PGAM and Chk1 2) Measuring the binding amount of PGAM and Chk1 when the test substance is not added Step 3) A step of comparing the measured value of the above step 1) with the measured value of the above step 2)

本発明のスクリーニング方法の工程1)においては、まずPGAM及びChk1を含む試料に被験物質を加えることにより、PGAM及び/又はChk1に被験物質を接触させる。   In step 1) of the screening method of the present invention, first, a test substance is added to a sample containing PGAM and Chk1, thereby bringing the test substance into contact with PGAM and / or Chk1.

本発明のスクリーニング方法に使用されるPGAM及びChk1は上述の通りである。本発明のスクリーニング方法に使用されるPGAM及びChk1には、上記の公知のPGAM及びChk1と機能的に同等なタンパク質も含まれる。このようなタンパク質には、例えば、PGAM及びChk1の変異体、アレル、バリアント、ホモログ、PGAM及びChk1の部分ペプチド、他のタンパク質との融合タンパク質、タグによって標識されたものなどが挙げられるが、これらに限定されることはない。   PGAM and Chk1 used in the screening method of the present invention are as described above. The PGAM and Chk1 used in the screening method of the present invention include proteins functionally equivalent to the above-mentioned known PGAM and Chk1. Examples of such proteins include mutants of PGAM and Chk1, alleles, variants, homologs, partial peptides of PGAM and Chk1, fusion proteins with other proteins, those labeled with tags, etc. It is not limited to.

本発明におけるPGAM及びChk1の変異体としては、上述のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、及び/又は付加したアミノ酸配列からなる天然由来のタンパク質であって、既述のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質を挙げることができる。また、上述の塩基配列からなるDNAとストリジェントな条件下でハイブリダイズする天然由来のDNAよりコードされるタンパク質であって、既述のアミノ酸配列からなるタンパク質と機能的に同等なタンパク質も、PGAM及びChk1のそれぞれの変異体として挙げることができる。   The mutants of PGAM and Chk1 in the present invention are naturally-occurring proteins comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted, and / or added in the amino acid sequence described above, Mention may be made of proteins functionally equivalent to proteins consisting of amino acid sequences. A protein that is encoded by a naturally-derived DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA comprising the above-described base sequence, and that is functionally equivalent to a protein comprising the amino acid sequence described above, is also PGAM. And Chk1 mutants.

本発明において、変異するアミノ酸数は特に制限されないが、通常、30アミノ酸以内であり、好ましくは15アミノ酸以内であり、さらに好ましくは5アミノ酸以内(例えば、3アミノ酸以内)であると考えられる。変異するアミノ酸残基においては、アミノ酸側鎖の性質が保存されている別のアミノ酸に変異されることが望ましい。例えば、アミノ酸側鎖の性質としては、疎水性アミノ酸(A,I,L,M,F,P,W,Y,V)、親水性アミノ酸(R,D,N,C,E,Q,G,H,K,S,T)、脂肪族側鎖を有するアミノ酸(G,A,V,L,I,P)、水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(S,T,Y)、硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(C,M)、カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(D,N,E,Q)、塩基含有側鎖を有するアミノ酸(R,K,H)、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(H,F,Y,W)を挙げることができる(括弧内はいずれもアミノ酸の一文字標記を表す)。あるアミノ酸配列に対する1又は複数個のアミノ酸残基の欠失、付加及び/又は他のアミノ酸配列による置換により修飾されたアミノ酸配列を有するポリペプチドがその生物学的活性を維持することは既に知られている。   In the present invention, the number of amino acids to be mutated is not particularly limited, but is usually within 30 amino acids, preferably within 15 amino acids, and more preferably within 5 amino acids (for example, within 3 amino acids). The amino acid residue to be mutated is preferably mutated to another amino acid in which the properties of the amino acid side chain are conserved. For example, amino acid side chain properties include hydrophobic amino acids (A, I, L, M, F, P, W, Y, V) and hydrophilic amino acids (R, D, N, C, E, Q, G). , H, K, S, T), an amino acid having an aliphatic side chain (G, A, V, L, I, P), an amino acid having a hydroxyl group-containing side chain (S, T, Y), a sulfur atom-containing side Amino acids having chains (C, M), amino acids having carboxylic acid and amide-containing side chains (D, N, E, Q), amino acids having base-containing side chains (R, K, H), aromatic-containing side chains (H, F, Y, W) can be mentioned (the parentheses indicate single letter amino acids). It is already known that a polypeptide having an amino acid sequence modified by deletion, addition and / or substitution by another amino acid sequence of one amino acid sequence to a certain amino acid sequence maintains its biological activity. ing.

本発明において機能的に同等とは、対象となるタンパク質が、PGAM又はChk1と同等の生物学的機能や生化学的機能を有することを指す。PGAMの生物学的機能や生化学的機能としては、解糖系酵素としての機能であり、具体的には、3−Phosphoglycerate(3PG)から2−Phosphoglycerate(2PG)への変換反応を触媒する機能を挙げることができる。また、Chk1の生物学的機能や生化学的機能としては、セリンスレオニンタンパク質キナーゼとしての機能を挙げることができる。   In the present invention, functionally equivalent means that the target protein has a biological function or biochemical function equivalent to PGAM or Chk1. The biological function or biochemical function of PGAM is a function as a glycolytic enzyme, specifically, a function that catalyzes a conversion reaction from 3-phosphoglycerate (3PG) to 2-phosphophosphorate (2PG). Can be mentioned. In addition, examples of the biological function and biochemical function of Chk1 include a function as a serine threonine protein kinase.

目的のタンパク質と機能的に同等なタンパク質をコードするDNAを調製するために、当業者に良く知られた方法としては、ハイブリダイゼーション技術やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者にとっては、PGAM又はChk1の塩基配列もしくはその一部をプローブとして、またPGAM又はChk1に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドをプライマーとして、PGAM又はChk1と高い相同性を有するDNAを単離することは通常行いうることである。このようにハイブリダイズ技術やPCR技術により単離しうるPGAM又はChk1と同等の機能を有するタンパク質をコードするDNAもまた本発明のDNAに含まれる。   In order to prepare DNA encoding a protein functionally equivalent to the target protein, methods well known to those skilled in the art include methods using hybridization technology and polymerase chain reaction (PCR) technology. That is, for those skilled in the art, DNA having a high homology with PGAM or Chk1 is simply obtained using the base sequence of PGAM or Chk1 or a part thereof as a probe and using an oligonucleotide that specifically hybridizes to PGAM or Chk1 as a primer. Separation is something that can usually be done. Thus, DNA encoding a protein having a function equivalent to PGAM or Chk1 that can be isolated by a hybridization technique or a PCR technique is also included in the DNA of the present invention.

本発明のスクリーニング方法に使用されるタグ標識されたPGAM及びChk1としては、それらに対する抗体や、特異的に結合できるレジン等が存在する物であることが好ましく、例えば、FLAGタグ、HAタグ、Mycタグ、Hisタグ、GSTタグ等が挙げられる。   The tag-labeled PGAM and Chk1 used in the screening method of the present invention are preferably those in which an antibody against them or a resin capable of specifically binding exists, for example, FLAG tag, HA tag, Myc Tags, His tags, GST tags and the like.

本発明のスクリーニング方法に使用されるPGAM及びChk1の由来となる生物種としては、特定の生物種に限定されるものではない。例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、モルモット、ブタ、ウシ、酵母、昆虫等が挙げられる。   The biological species from which PGAM and Chk1 used in the screening method of the present invention are derived is not limited to a specific biological species. For example, human, monkey, mouse, rat, guinea pig, pig, cow, yeast, insect and the like can be mentioned.

本発明のスクリーニング方法に使用されるPGAM及びChk1の状態としては、特に制限はなく、例えば精製された状態、細胞内に発現した状態、細胞抽出液内に発現した状態等であってもよい。   The state of PGAM and Chk1 used in the screening method of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a purified state, a state expressed in a cell, a state expressed in a cell extract, or the like.

本発明における被験物質は、特に限定されるものではなく、例えば天然化合物、有機化合物、無機化合物、核酸、タンパク質(抗体を含む)、ペプチド等の単一物質;化合物ライブラリー、核酸ライブラリー、ペプチドライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物;細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、原核細胞抽出物、真核単細胞抽出物又は動物細胞抽出物の抽出物等を挙げることができる。また、本発明における被験物質としては、これらの混合物であってもよい。また、これらの被験物質は必要に応じて標識して用いることができる。標識としては、例えば、放射標識、蛍光標識等を挙げることができる。   The test substance in the present invention is not particularly limited. For example, a single substance such as a natural compound, an organic compound, an inorganic compound, a nucleic acid, a protein (including an antibody), a peptide; a compound library, a nucleic acid library, and a peptide Library, gene library expression product; cell extract, cell culture supernatant, fermented microbial product, marine organism extract, plant extract, prokaryotic cell extract, eukaryotic single cell extract or animal cell extract And the like. Further, the test substance in the present invention may be a mixture thereof. In addition, these test substances can be labeled and used as necessary. Examples of the label include a radiolabel and a fluorescent label.

また、本発明において接触は、PGAM及びChk1の状態に応じて行う。例えば、PGAM及びChk1が精製された状態であれば、精製標品に被験物質を添加することにより行うことができる。また、細胞内に発現した状態又は細胞抽出液内に発現した状態であれば、それぞれ、細胞の培養液若しくは該細胞抽出液に被験物質を添加することにより、又は実験動物に直接投与することにより行うことができる。被験物質がタンパク質の場合には、例えば、該タンパク質をコードするDNAを含むベクターをPGAM及びChk1が発現している細胞へ導入する、又は該ベクターをPGAM及びChk1が発現している細胞抽出液に添加することで行うことも可能である。また、例えば、酵母又は動物細胞等を用いた2ハイブリッド法を利用することも可能である。   In the present invention, the contact is performed according to the states of PGAM and Chk1. For example, if PGAM and Chk1 are in a purified state, it can be performed by adding a test substance to the purified sample. In addition, if it is expressed in a cell or in a cell extract, it is added by adding a test substance to the cell culture solution or cell extract, or by direct administration to a laboratory animal, respectively. It can be carried out. When the test substance is a protein, for example, a vector containing DNA encoding the protein is introduced into a cell expressing PGAM and Chk1, or the vector is introduced into a cell extract expressing PGAM and Chk1. It is also possible to carry out by adding. Further, for example, a two-hybrid method using yeast or animal cells can be used.

本発明においては、PGAM及びChk1を含む試料に被験物質を加えることにより、PGAM及び/又はChk1と被験物質とを接触させてもよい。また、PGAM又はChk1のどちらか一方を含む試料に被験物質を加えた後、含んでいなかったもう一方を加えてそれぞれと被験物質とを接触させてもよい。   In the present invention, PGAM and / or Chk1 may be brought into contact with the test substance by adding the test substance to a sample containing PGAM and Chk1. Moreover, after adding a test substance to the sample containing either PGAM or Chk1, you may make the other and the test substance contact each other which was not included.

本発明においては、次に、PGAMとChk1との結合量を測定する。なお、本発明のスクリーニング方法の工程2)においては、PGAM及びChk1を含む試料に被験物質を加えなかった場合のPGAMとChk1との結合量を測定することとなる。具体的には、被験物質を加えた場合(接触させた場合)と、被験物質を加えなかった場合(接触させなかった場合)のPGAMとChk1との結合量を測定し、本発明のスクリーニング方法の工程3)において、それらの値を比較する。被験物質を加えた場合に、被験物質を加えなかった場合と比較して、PGAMとChk1との結合量が増加又は減少していれば、この被験物質はPGAMとChk1との結合を制御する効果があると判断できる。そして、PGAMとChk1との結合量を増加させる効果がある被験物質は、解糖系代謝を亢進させる効果があると判定できる。一方、PGAMとChk1との結合量を減少させる効果がある被験物質は、解糖系代謝を抑制・阻害する効果があると判定できる。   In the present invention, next, the amount of binding between PGAM and Chk1 is measured. In step 2) of the screening method of the present invention, the amount of binding between PGAM and Chk1 when no test substance is added to the sample containing PGAM and Chk1 is measured. Specifically, the amount of binding between PGAM and Chk1 when the test substance is added (when contacted) and when the test substance is not added (when not contacted) is measured, and the screening method of the present invention In step 3), these values are compared. When the test substance is added, if the amount of binding between PGAM and Chk1 is increased or decreased as compared with the case where the test substance is not added, this test substance controls the binding between PGAM and Chk1. It can be judged that there is. Then, it can be determined that a test substance having an effect of increasing the amount of binding between PGAM and Chk1 has an effect of enhancing glycolytic metabolism. On the other hand, a test substance having an effect of reducing the amount of binding between PGAM and Chk1 can be determined to have an effect of suppressing or inhibiting glycolytic metabolism.

PGAMとChk1との結合量を測定する方法としては、例えば、具体的に以下のような方法が挙げられる。PGAM2−FLAG及びChk1−myc−His発現ベクターを共発現させた細胞の蛋白質抽出液から、プロテインGアガロースにコンジュゲートされたFLAGタグ抗体により、PGAM2−FLAG蛋白を免疫沈降させる。この時PGAM2−FLAG蛋白に結合して共沈降してくるChk1−myc−His蛋白をウエスタンブロットにより検出し、定量する。あるいは、同様の蛋白質抽出液からNi−NTAアガローズビーズにより、Chk1−myc−His蛋白を沈降させる。この時Chk1−myc−His蛋白に結合して共沈降してくるPGAM2−FLAG蛋白をウエスタンブロットにより検出し、定量する。   Specific examples of the method for measuring the amount of binding between PGAM and Chk1 include the following methods. PGAM2-FLAG protein is immunoprecipitated from a protein extract of cells co-expressed with PGAM2-FLAG and Chk1-myc-His expression vectors using a FLAG tag antibody conjugated to protein G agarose. At this time, Chk1-myc-His protein that binds to PGAM2-FLAG protein and co-precipitates is detected and quantified by Western blotting. Alternatively, Chk1-myc-His protein is precipitated from the same protein extract using Ni-NTA agarose beads. At this time, the PGAM2-FLAG protein that binds to the Chk1-myc-His protein and coprecipitates is detected and quantified by Western blotting.

PGAMとChk1との結合量を測定する方法としては、上記以外にも例えば、Nanobitのシステムを利用した以下のような方法が挙げられる。NanobitではPGAMとChk1にそれぞれルシフェラーゼをベースに作成された発光蛋白質の大サブユニットと小サブユニットをそれぞれタグとして取り付ける。これらのタグは互いに結合し得る構造となっている。それぞれのサブユニットはそれ自体発光しないが、PGAMとChk1の結合により大サブユニットと小サブユニットが会合し完全な発光蛋白となることで発光シグナルを発する。このときの発光シグナルの強度を測定することで高感度かつ高い定量性をもって結合量を測定することができる。   As a method for measuring the amount of binding between PGAM and Chk1, for example, the following method using a Nanobit system can be used. In Nanobit, a large subunit and a small subunit of a photoprotein produced based on luciferase are attached to PGAM and Chk1, respectively, as tags. These tags have a structure that can bind to each other. Each subunit does not emit light by itself, but emits a luminescent signal when the large subunit and the small subunit associate with each other by the binding of PGAM and Chk1 to form a complete photoprotein. By measuring the intensity of the luminescence signal at this time, the amount of binding can be measured with high sensitivity and high quantitativeness.

<解糖系代謝制御剤>
本発明における解糖系代謝制御剤は、有効成分として、上述の本発明のスクリーニング方法により見出される解糖系代謝制御物質を含む。
<Glycolytic metabolism regulator>
The glycolytic metabolism controlling agent in the present invention contains a glycolytic metabolism controlling substance found by the above-described screening method of the present invention as an active ingredient.

本発明のスクリーニング方法により見出される解糖系代謝制御物質としては、例えば、
i)PGAM遺伝子若しくはChk1遺伝子に対するアンチセンス核酸又はsiRNA、ii)PGAM又はChk1に特異的な抗体、及び
iii)ナトリン等の化合物
が挙げられる。
Examples of the glycolytic metabolism regulator found by the screening method of the present invention include:
i) antisense nucleic acid or siRNA against PGAM gene or Chk1 gene, ii) an antibody specific for PGAM or Chk1, and iii) a compound such as natrin.

(PGAM遺伝子若しくはChk1遺伝子に対するアンチセンス核酸又はsiRNA)
本発明におけるアンチセンス核酸は、PGAM又はChk1をコードするDNAの転写産物と相補的なアンチセンス核酸である。アンチセンス核酸が、転写、スプライシング又は翻訳の過程を阻害して、標的遺伝子の発現を抑制するアンチセンス核酸であることが好ましい。
(Antisense nucleic acid or siRNA against PGAM gene or Chk1 gene)
The antisense nucleic acid in the present invention is an antisense nucleic acid complementary to a transcription product of DNA encoding PGAM or Chk1. It is preferred that the antisense nucleic acid is an antisense nucleic acid that inhibits the transcription, splicing or translation process and suppresses the expression of the target gene.

本発明で用いられるアンチセンス配列の態様としては、PGAM又はChk1のmRNAの5’端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的であるものと考えられる。しかし、コード領域もしくは3’側の非翻訳領域に相補的な配列も使用し得る。このように遺伝子の翻訳領域だけでなく非翻訳領域に相補的な配列も使用しうる。このように、遺伝子の翻訳領域だけでなく、非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含む核酸も、本発明で利用されるアンチセンス核酸に含まれる。アンチセンス核酸は標的とする遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス配列を用いて、効果的に標的遺伝子の発現を阻害するアンチセンスRNAの長さは、特に制限されない。   As an aspect of the antisense sequence used in the present invention, if an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of PGAM or Chk1 mRNA is designed, it is effective in inhibiting gene translation. Conceivable. However, sequences complementary to the coding region or the 3 'untranslated region can also be used. Thus, not only a translation region of a gene but also a sequence complementary to an untranslated region can be used. Thus, not only the translation region of a gene but also the nucleic acid containing the antisense sequence of the sequence of an untranslated region is included in the antisense nucleic acid used in the present invention. The antisense nucleic acid preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, to the transcription product of the target gene. The length of the antisense RNA that effectively inhibits the expression of the target gene using the antisense sequence is not particularly limited.

本発明におけるsiRNAは、細胞で毒性を示さない範囲の短鎖からなる二重鎖RNAを意味し、例えば15〜49塩基対と、好適には15〜35塩基対と、さらに好適には21〜30塩基対とすることが出来る。また、shRNAは、一本鎖のRNAがヘアピン構造を介して二重鎖を構成しているRNAである。   The siRNA in the present invention means a double-stranded RNA consisting of short strands in a range not toxic to cells, for example, 15 to 49 base pairs, preferably 15 to 35 base pairs, more preferably 21 to 21 base pairs. It can be 30 base pairs. ShRNA is RNA in which single-stranded RNA constitutes a double strand through a hairpin structure.

siRNAは、標的遺伝子と完全に同一である必要はないが、少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の相同性を有する。   The siRNA need not be completely identical to the target gene, but has at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more sequence homology.

siRNAにおけるRNA同士が対合した二重鎖RNAの部分は、完全に対合しているものに限らず、ミスマッチ(対応する塩基が相補的でない)、バルジ(一方の鎖に対応する塩基がない)などにより不対合部分が含まれていてもよい。本発明においてはdsRNAにおけるRNA同士が対合する二重鎖RNA領域中に、バルジ及びミスマッチの両方が含まれていてもよい。   The part of double-stranded RNA in which RNAs in siRNA paired with each other is not limited to a perfect pair, but includes mismatches (corresponding bases are not complementary), bulges (no bases corresponding to one strand) ) Or the like may include an unpaired portion. In the present invention, both bulges and mismatches may be contained in the double-stranded RNA region where the RNAs in the dsRNA pair.

(PGAM又はChk1に特異的な抗体)
本発明におけるPGAM又はChk1に特異的な抗体は、公知の手段を用いてポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体として得ることができる。本発明で使用される抗体の由来は特に限定されるものではないが、好ましくは哺乳動物由来であり、より好ましくはヒト由来の抗体を挙げることが出来る。哺乳動物由来のモノクローナル抗体としては、ハイブリドーマに産生されるもの、及び遺伝子工学的手法により抗体遺伝子を含む発現ベクターで形質転換した宿主に産生されるものがある。この抗体はPGAM又はChk1と結合することにより、PGAMとChk1との結合を阻害する。
(An antibody specific for PGAM or Chk1)
The antibody specific for PGAM or Chk1 in the present invention can be obtained as a polyclonal antibody or a monoclonal antibody using known means. The origin of the antibody used in the present invention is not particularly limited, but is preferably derived from a mammal, more preferably a human-derived antibody. Mammal-derived monoclonal antibodies include those produced by hybridomas and those produced by hosts transformed with expression vectors containing antibody genes by genetic engineering techniques. This antibody inhibits the binding between PGAM and Chk1 by binding to PGAM or Chk1.

抗体産生ハイブリドーマは、基本的には公知技術を使用して作製できる。すなわち、PGAM又はChk1を感作抗原として使用して、これを通常の免疫方法にしたがって免疫し、得られる免疫細胞を通常の細胞融合法によって公知の親細胞と融合させ、通常のスクリーニング方法により、モノクローナルな抗体産生細胞をスクリーニングすることによって作製できる。   Antibody-producing hybridomas can be basically produced using known techniques. That is, using PGAM or Chk1 as a sensitizing antigen, immunizing it according to a normal immunization method, fusing the resulting immune cells with a known parent cell by a normal cell fusion method, It can be produced by screening monoclonal antibody-producing cells.

当該ハイブリドーマからモノクローナル抗体を取得する方法としては、当該ハイブリドーマを通常の方法にしたがい培養し、その培養上清として得る方法、あるいはハイブリドーマをこれと適合性がある哺乳動物に投与して増殖させ、その腹水として得る方法などが採用される。前者の方法は、高純度の抗体を得るのに適しており、一方、後者の方法は、抗体の大量生産に適している。また、モノクローナル抗体として、抗体遺伝子をハイブリドーマからクローニングし、適当なベクターに組み込んで、これを宿主に導入し、遺伝子組換え技術を用いて産生させた組換え型抗体を用いることができる。   As a method for obtaining a monoclonal antibody from the hybridoma, the hybridoma is cultured according to a normal method and obtained as a culture supernatant, or the hybridoma is administered to a mammal compatible therewith to proliferate, A method of obtaining ascites is employed. The former method is suitable for obtaining highly pure antibodies, while the latter method is suitable for mass production of antibodies. Further, as a monoclonal antibody, a recombinant antibody produced by cloning an antibody gene from a hybridoma, incorporating it into an appropriate vector, introducing it into a host, and producing it using a gene recombination technique can be used.

本発明では、ヒトに対する異種抗原性を低下させること等を目的として人為的に改変した遺伝子組換え型抗体、例えば、キメラ(Chimeric)抗体、ヒト化(Humanized)抗体、ヒト(Human)抗体等を使用できる。これらの改変抗体は、当業者に公知の方法を用いて製造することができる。   In the present invention, a recombinant antibody that has been artificially modified for the purpose of reducing xenoantigenicity to humans, such as a chimeric antibody, a humanized antibody, a human antibody, etc. Can be used. These modified antibodies can be produced using methods known to those skilled in the art.

(ナトリン等の化合物)
本発明のスクリーニング方法を用いて、化合物ライブラリーについて試験を行ったところ、ナトリンがPGAMとChk1との結合を有意に阻害することが見出された。このナトリンが解糖系代謝に影響を与えるか否かを確認するために、H1299細胞に添加したところ、解糖系酵素発現が顕著に低下し、解糖系代謝に対して抑制的に機能することが明らかとなった。即ち、ナトリンは解糖系代謝制御物質であり、これを含む組成物は、解糖系代謝制御剤として有効に使用することができる。
(Natrine and other compounds)
When tested on a compound library using the screening method of the present invention, it was found that natrin significantly inhibited the binding of PGAM to Chk1. When this natrin is added to H1299 cells to confirm whether it affects glycolytic metabolism, glycolytic enzyme expression is markedly reduced and functions in a suppressive manner against glycolytic metabolism. It became clear. That is, natrin is a glycolytic metabolism controlling substance, and a composition containing it can be used effectively as a glycolytic metabolism controlling agent.

同様にして、天然化合物、有機化合物、無機化合物、核酸、タンパク質、ペプチド等の単一物質;化合物ライブラリー、核酸ライブラリー、ペプチドライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物;細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、原核細胞抽出物、真核単細胞抽出物又は動物細胞抽出物の抽出物等を本発明のスクリーニング方法にかけることで、PGAMとChk1との結合に影響を与える化合物、即ち解糖系代謝に影響を与える化合物を見出すことが可能である。   Similarly, single substances such as natural compounds, organic compounds, inorganic compounds, nucleic acids, proteins, peptides; compound libraries, nucleic acid libraries, peptide libraries, gene library expression products; cell extracts, cell cultures PGAM and Chk1 can be obtained by subjecting Qing, fermenting microorganism products, marine organism extracts, plant extracts, prokaryotic cell extracts, eukaryotic single cell extracts or animal cell extract extracts to the screening method of the present invention. It is possible to find a compound that affects the binding of glycan, that is, a compound that affects glycolytic metabolism.

本発明の解糖系代謝制御剤は、上記有効成分に加えて、他の任意成分として、製剤上、薬理学的又は生理学的に許容される一種又は二種以上の担体、賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、分散剤、界面活性化剤、可塑剤、懸濁剤、乳化剤、希釈剤、緩衝剤、抗酸化剤、細菌抑制剤等を含有していてもよい。また、その他低分子量のポリペプチド、血清アルブミン、ゼラチンや免疫グロブリン等の蛋白質、アミノ酸、多糖及び単糖等の糖類や炭水化物、糖アルコールを含んでいてもよい。さらに必要に応じて他の有効成分を含有していてもよい。   In addition to the above active ingredients, the glycolytic metabolism control agent of the present invention includes one or two or more carriers, excipients, bindings, which are pharmacologically or physiologically acceptable in terms of formulation, as other optional ingredients. An agent, a disintegrant, a lubricant, a dispersant, a surfactant, a plasticizer, a suspending agent, an emulsifier, a diluent, a buffer, an antioxidant, a bacteria inhibitor, and the like may be contained. In addition, other low molecular weight polypeptides, proteins such as serum albumin, gelatin and immunoglobulin, saccharides such as amino acids, polysaccharides and monosaccharides, carbohydrates, and sugar alcohols may be included. Furthermore, you may contain the other active ingredient as needed.

本発明の解糖系代謝制御剤は、医薬品、医薬部外品、食品等の分野において従来公知の任意の方法により製造することができる。その製造過程において、上記有効成分、その他の任意成分を公知のいかなる方法で添加・混合してもよい。   The glycolytic metabolism control agent of the present invention can be produced by any conventionally known method in the fields of pharmaceuticals, quasi drugs, foods and the like. In the production process, the active ingredient and other optional ingredients may be added and mixed by any known method.

注射用の水溶液とする場合には、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液、例えば、D−ソルビトール、D−マンノース、D−マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール(エタノール等)、ポリアルコール(プロピレングリコール、PEG等)、非イオン性界面活性剤(ポリソルベート80、HCO−50)等と併用してもよい。必要に応じてさらに希釈剤、溶解補助剤、pH調整剤、無痛化剤、含硫還元剤、酸化防止剤等を含有してもよい。   In the case of an aqueous solution for injection, for example, isotonic solutions containing physiological saline, glucose and other adjuvants, such as D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, sodium chloride, and appropriate dissolution You may use together with adjuvants, such as alcohol (ethanol etc.), polyalcohol (propylene glycol, PEG, etc.), nonionic surfactant (polysorbate 80, HCO-50), etc. If necessary, it may further contain a diluent, a solubilizer, a pH adjuster, a soothing agent, a sulfur-containing reducing agent, an antioxidant and the like.

また、マイクロカプセル(ヒドロキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリ[メチルメタクリル酸]等のマイクロカプセル)に封入したり、コロイドドラッグデリバリーシステム(リポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子及びナノカプセル等)としたりすることもできる。さらに、薬剤を徐放性の薬剤とする方法も公知であり、本発明に適用し得る。   Moreover, it is encapsulated in microcapsules (microcapsules such as hydroxymethylcellulose, gelatin, poly [methylmethacrylic acid]) or used as a colloid drug delivery system (liposomes, albumin microspheres, microemulsions, nanoparticles, nanocapsules, etc.). You can also. Furthermore, a method of using a drug as a sustained-release drug is also known and can be applied to the present invention.

本発明の解糖系代謝制御剤をヒトや他の動物の医薬として使用する場合には、これらの物質自体を直接患者に投与する以外に、公知の製剤学的方法により製剤化して投与を行うことも可能である。製剤化する場合には、上記に記載の製剤上許容される成分を添加してもよい。   When the glycolytic metabolism control agent of the present invention is used as a medicine for humans or other animals, in addition to administering these substances themselves to patients, they are formulated and administered by a known pharmaceutical method. It is also possible. When formulating, the above-described pharmaceutically acceptable ingredients may be added.

本発明におけるすべての薬剤は、医薬品の形態で投与することが可能であり、経口的又は非経口的に全身あるいは局所的に投与することができる。例えば、点滴などの静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射、坐薬、注腸、経口性腸溶剤などを選択することができ、患者の年齢、症状により適宜投与方法を選択することができる。有効投与量は、一回につき体重1kgあたり0.001mgから100mgの範囲で選ばれる。あるいは、患者あたり0.1〜1000mg、好ましくは0.1〜50mgの投与量を選ぶことができる。具体的な例としては、体重1kgあたり1ヶ月(4週間)に0.1mgから40mg、好ましくは1mgから20mgを1回から数回に分けて、例えば2回/週、1回/週、1回/2週、1回/4週などの投与スケジュールで点滴などの静脈内注射、皮下注射、経口投与等の方法で、投与する。投与スケジュールは、投与後の状態の観察及び血液検査値の動向を観察しながら2回/週あるいは1回/週から1回/2週、1回/3週、1回/4週のように投与間隔を延ばしていくなど調整することも可能である。   All drugs in the present invention can be administered in the form of pharmaceuticals, and can be administered systemically or locally orally or parenterally. For example, intravenous injection such as infusion, intramuscular injection, intraperitoneal injection, subcutaneous injection, suppository, enema, oral enteric solvent, etc. can be selected, and the administration method should be selected appropriately depending on the age and symptoms of the patient Can do. The effective dose is selected in the range of 0.001 mg to 100 mg per kg of body weight per time. Alternatively, a dose of 0.1 to 1000 mg, preferably 0.1 to 50 mg per patient can be selected. As specific examples, 0.1 mg to 40 mg, preferably 1 mg to 20 mg per 1 kg body weight per month (4 weeks) is divided into 1 to several times, for example, 2 times / week, 1 time / week, It is administered by a method such as intravenous injection such as infusion, subcutaneous injection, oral administration, etc., on a dosing schedule such as once / two weeks or once / 4 weeks. The administration schedule is 2 times / week or once / week to once / 2 weeks, once / 3 weeks, once / 4 weeks, etc. while observing the state after administration and observing the trend of blood test values It is also possible to adjust such as extending the administration interval.

以下の実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。   The present invention will be specifically described in the following examples, but the present invention is not limited to the examples.

1.PGAMモデルマウスの解析(腹腔内グルコース負荷試験)
PGAMのin vivoでの効果を検証するためPGAMモデルマウス(全身発現型トランスジェニックマウス(TG)及びノックアウトマウス(cKO)マウス)の解析を行った。図1に、PGAMノックアウトマウスの遺伝子デザインの概略図を示す。CAG−CreトランスジェニックマウスとPgam1 flox/+マウスとの交配により、グローバルPgam1ヘテロ接合体KOマウスを作製し、Pgam1ヘテロ接合性KOマウスの交配後、ホモ接合型及びヘテロ接合型のKOマウスの生存可能な子孫を調べた。得られた155の子孫の中で、野生型の比率:ヘテロ接合体KO:同型接合KOは、52:103:0であった(表1)。したがって、Pgam1ホモ接合性KOマウスは胚性致死であり、胚胎日13.5(E13.5)では観察されない。Pgam1−/−マウスの初期致死率は、他の解糖酵素のホモ接合性KOマウスで観察されたものと類似している。なお、PGAMホモKOマウスは胎生致死であったため(表1)、以下の解析はヘテロKOマウスで行った。
1. Analysis of PGAM model mice (peritoneal glucose tolerance test)
In order to verify the in vivo effect of PGAM, PGAM model mice (systemic expression type transgenic mice (TG) and knockout mice (cKO) mice) were analyzed. FIG. 1 shows a schematic diagram of gene design of a PGAM knockout mouse. Global Pgam1 heterozygous KO mice were produced by crossing CAG-Cre transgenic mice with Pgam1 flox / + mice, and after crossing of Pgam1 heterozygous KO mice, homozygous and heterozygous KO mice survived. Investigate possible offspring. Among the 155 offspring obtained, the ratio of wild type: heterozygote KO: isozygous KO was 52: 103: 0 (Table 1). Therefore, Pgam1 homozygous KO mice are embryonic lethal and are not observed at embryonic day 13.5 (E13.5). The initial lethality of Pgam1 − / − mice is similar to that observed in homozygous KO mice with other glycolytic enzymes. Since PGAM homo KO mice were embryonic lethal (Table 1), the following analysis was performed with hetero KO mice.

Figure 2018194299
Figure 2018194299

PGAMが解糖系酵素であることを考慮し、糖尿病や糖代謝異常の有無を検討するために、PGAM−TGマウス、PGAMヘテロKOマウス及び野生型マウスを用いて、腹腔内グルコース負荷試験(IPGTT)を行った。即ち、それぞれのマウスについて16時間絶食後、グルコースを1.5g/kg体重で腹腔内投与し、0、15、30、60、120分後に採血し、全血中のグルコースレベルを解析した。その結果、PGAM−TGマウス(図2)もPGAMヘテロKOマウス(図3)もin vivo糖代謝パラメーターはほぼ正常であった。   Considering that PGAM is a glycolytic enzyme, in order to investigate the presence or absence of diabetes or abnormal sugar metabolism, PGAM-TG mice, PGAM hetero KO mice and wild type mice were used to perform an intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT). ) That is, after fasting for 16 hours for each mouse, glucose was intraperitoneally administered at 1.5 g / kg body weight, blood was collected after 0, 15, 30, 60, and 120 minutes, and the glucose level in whole blood was analyzed. As a result, in vivo glucose metabolism parameters were almost normal in both PGAM-TG mice (FIG. 2) and PGAM hetero KO mice (FIG. 3).

2.PGAMモデルマウスの解析;解糖系代謝に関連する物質のmRNA(解糖系mRNA)の組織別解析
PGAMモデルマウス(全身発現型TG及びcKOマウス)を用いて、臓器別の解糖系mRNAプロファイルを解析した。PGAM−TGマウスでは、検証した組織・臓器(皮膚、肝臓、腎臓、筋肉、白色脂肪、肺、心臓)では、ほぼ正常であった。一方、PGAMヘテロノックアウトマウスでも多くの臓器(肝臓、腎臓、筋肉、白色脂肪、肺、脳、心臓)で、解糖系mRNAプロファイルは正常であったが、皮膚においては、Hk2、Gpi、Pfkm、Tpi、Aldoa、Gapdh、Pgk1、Pkm1の有意な低下、及びEno3の中程度の減少(p=0.08)が見られ、解糖系mRNA全般が大きく発現低下していることがわかった(図4)。
2. Analysis of PGAM model mice; tissue-specific analysis of mRNA (glycolytic mRNA) of substances related to glycolytic metabolism Glycolytic mRNA profile by organ using PGAM model mice (systemic expression type TG and cKO mice) Was analyzed. In PGAM-TG mice, the examined tissues / organs (skin, liver, kidney, muscle, white fat, lung, heart) were almost normal. On the other hand, in PGAM hetero knockout mice, glycolysis mRNA profile was normal in many organs (liver, kidney, muscle, white fat, lung, brain, heart), but in skin, Hk2, Gpi, Pfkm, A significant decrease in Tpi, Aldoa, Gapdh, Pgk1, and Pkm1, and a moderate decrease in Eno3 (p = 0.08) were found, indicating that the overall glycolytic mRNA was greatly reduced (Figure). 4).

3.癌培養細胞におけるPGAMの解析;PGAMsiRNAによる解糖系mRNAの低下
HeLa、H1299、HSC1(癌培養細胞)で、PGAMsiRNAにより、PGAM不活性化を試みた。即ち、HeLa、H1299、HSC1のそれぞれに、PGAMsiRNAをトランスフェクトしたところ、PGAMのmRNAの発現が95%以上抑制された。これらの細胞においては、多くの解糖系酵素のmRNAプロファイルの減少が観察された(図5)。
3. Analysis of PGAM in cancer cultured cells; reduction of glycolytic mRNA by PGAM siRNA PGAM siRNA was used to inactivate PGAM in HeLa, H1299, and HSC1 (cancer cultured cells). That is, when each of HeLa, H1299, and HSC1 was transfected with PGAM siRNA, the expression of PGAM mRNA was suppressed by 95% or more. In these cells, a decrease in the mRNA profile of many glycolytic enzymes was observed (FIG. 5).

4.PGAM−TGマウスの皮膚での炎症惹起試験
上述のとおりPGAM−TGマウスの皮膚では、通常状態での解糖系mRNA発現は正常であった。しかしながら、PGAM−TGマウスの皮膚は野生型マウスと比較して、TPA薬剤処理による炎症が起こりやすいことがわかった。即ち、PGAM−TGマウスの耳を10ngのTPA(12−O−テトラデカノイルホルボール−13−アセテート)で処理し、その後8時間に渡って耳の状態を観察したところ、より厚く、赤みを帯びた変化を示した(図6)。また、耳部肥厚の程度を定圧厚み測定器により計測したところ、図6に示すとおり、PGAM−TGマウスでは野生型マウスと比較して、耳部肥厚の程度が顕著であることがわかった。
4). Inflammation induction test in skin of PGAM-TG mice As described above, glycolysis mRNA expression under normal conditions was normal in the skin of PGAM-TG mice. However, it was found that the skin of PGAM-TG mice is more susceptible to inflammation due to treatment with TPA drugs than wild type mice. That is, the ear of a PGAM-TG mouse was treated with 10 ng of TPA (12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate), and then the state of the ear was observed for 8 hours. A tinged change was shown (Figure 6). Further, when the degree of ear thickening was measured with a constant pressure thickness measuring instrument, it was found that the degree of ear thickening was more prominent in PGAM-TG mice than in wild-type mice, as shown in FIG.

5.PGAM−TGマウスの皮膚での悪性腫瘍惹起試験
PGAM−TGマウス及び野生型マウスの皮膚に、次のような化学発癌実験を行った。即ち、各マウスの皮膚に100μgのDMBA(7,12−ジメチルベンズ(a)アントラセン)を塗布し、その後TPA12.5μgを週2回、合計20週間繰り返し塗布した。その結果、この処理によって出現した腫瘍の総数はPGAM−TGマウスが野生型マウスよりわずかに多い程度であったが、腫瘍のサイズは、PGAM−TGマウスの方が著しく大きかった(図7)。また、野生型マウスでは形成された皮膚腫瘍はすべて良性の乳頭腫であったが、PGAM−TGマウスでは大きな腫瘍(6mm)が出現し、全体の約10%は病理的に悪性の診断を受けた(表2)。さらに形成した腫瘍において、解糖系mRNAを比較したところ、TGマウスでより優位な亢進が観察された。結論として、PGAM−TGマウスは皮膚がんになりやすく、そのとき解糖系mRNA亢進(ワールブルグ効果)が観察された(図8)。
5). Malignant tumor induction test in the skin of PGAM-TG mice The following chemical carcinogenesis experiments were performed on the skins of PGAM-TG mice and wild-type mice. That is, 100 μg of DMBA (7,12-dimethylbenz (a) anthracene) was applied to the skin of each mouse, and then 12.5 μg of TPA was applied twice a week for a total of 20 weeks. As a result, the total number of tumors that appeared by this treatment was slightly higher in PGAM-TG mice than in wild-type mice, but the tumor size was significantly larger in PGAM-TG mice (FIG. 7). In addition, all the skin tumors formed in wild type mice were benign papillomas, but large tumors (6 mm) appeared in PGAM-TG mice, and about 10% of all received pathologically malignant diagnosis. (Table 2). Furthermore, when glycolytic mRNA was compared in the formed tumor, a more significant enhancement was observed in TG mice. In conclusion, PGAM-TG mice are prone to skin cancer, and glycolytic mRNA enhancement (Warburg effect) was observed at that time (FIG. 8).

Figure 2018194299
Figure 2018194299

6.PGAM−TGマウスにおける癌抑制遺伝子p53のリン酸化
PGAM−TGマウスでの発癌性の機構を検証するため、がん抑制遺伝子p53に注目した。p53は、ヒト癌で最も欠失の多い(約50%)がん抑制遺伝子であり、転写後修飾(リン酸化やユビキチン化)により制御されている。我々は、PGAM−TG MEF細胞では、恒常活性型変異Ras(Ras−G12V)発現による発癌ストレス存在下で、p53活性化リン酸化の一つであるserine23のリン酸化が低下していることを見出した(図9)。次にserine23のリン酸化は、Chk1キナーゼにより担われているので、Chk1キナーゼのプロファイルを検証した。その結果、PGAM−TG MEF細胞では、Chk1キナーゼの蛋白量や活性化リン酸化に変化はなかったが、PGAMとChk1が細胞内結合することを見出した(図10)。
6). Phosphorylation of tumor suppressor gene p53 in PGAM-TG mice In order to verify the carcinogenic mechanism in PGAM-TG mice, attention was paid to the tumor suppressor gene p53. p53 is the most deleted (about 50%) tumor suppressor gene in human cancer, and is regulated by post-transcriptional modification (phosphorylation or ubiquitination). In PGAM-TG MEF cells, we found that phosphorylation of serine23, one of p53-activated phosphorylation, was reduced in the presence of carcinogenic stress due to the expression of constitutively active mutation Ras (Ras-G12V). (FIG. 9). Next, since phosphorylation of serine23 is carried by Chk1 kinase, the profile of Chk1 kinase was verified. As a result, in PGAM-TG MEF cells, the amount of Chk1 kinase protein and activated phosphorylation were not changed, but PGAM and Chk1 were found to be bound intracellularly (FIG. 10).

7.PGAMとChk1の結合
PGAMとChk1が細胞内結合することの解糖系代謝への影響を検証した。Chk1不活性化(siRNAや阻害剤UCN01処理)により、PGAM不活性化同様、解糖系mRNAが低下することが確認された(図11A)。一方Chk1活性化により、野生型細胞では解糖系mRNAは正常だったが、PGAM−TG細胞では解糖系mRNAの亢進を観察した(図11B)。以上より、PGAMとChk1が協調的に解糖系を制御することがわかった。
7). Binding of PGAM and Chk1 The effects of intracellular binding of PGAM and Chk1 on glycolytic metabolism were examined. It was confirmed that glycolysis mRNA was decreased by Chk1 inactivation (siRNA or inhibitor UCN01 treatment) as in PGAM inactivation (FIG. 11A). On the other hand, due to Chk1 activation, glycolytic mRNA was normal in wild-type cells, but enhanced glycolytic mRNA was observed in PGAM-TG cells (FIG. 11B). From the above, it was found that PGAM and Chk1 cooperatively control the glycolysis.

8.PGAMとChk1による協調的解糖系制御への酵素活性の寄与
PGAMとChk1による協調的解糖系制御の分子機構を解明するための実験を行った。まずPGAMがプロテインフォスファターゼとして機能する可能性を検証したところ、試験管内反応では否定的な結果となった(図12)。図12には、アッセイに利用したリン酸化ペプチドを示した。プロテインフォスファターゼの陽性対照としては、λPPaseを使用した。具体的には、上記リン酸化ペプチドをPGAMリコンビナント蛋白又はλPPaseと反応させ、リン酸化ペプチドから解離するリン酸を測定した。図12に示すとおり、PGAMリコンビナント蛋白にはフォスファターゼ活性は認められなかった。
8). Contribution of enzyme activity to cooperative glycolytic regulation by PGAM and Chk1 An experiment was conducted to elucidate the molecular mechanism of cooperative glycolytic regulation by PGAM and Chk1. First, when the possibility that PGAM functions as protein phosphatase was verified, a negative result was obtained in the in vitro reaction (FIG. 12). FIG. 12 shows phosphorylated peptides used in the assay. ΛPPase was used as a positive control for protein phosphatase. Specifically, the phosphorylated peptide was reacted with PGAM recombinant protein or λPPase, and phosphoric acid dissociated from the phosphorylated peptide was measured. As shown in FIG. 12, phosphatase activity was not observed in the PGAM recombinant protein.

次にPGAMの解糖系代謝酵素活性の関与を疑い、PGAM−R90W変異TGマウスを作成した。PGAM−R90W変異は、すでにヒト患者家系でPGAM活性失活の報告のある変異である(Tsujino et al. Muscle Nerve Suppl 1995)。予想に反し、PGAM−R90W変異MEF細胞でも、Chk1発現ベクターの導入によりChk1活性化することで、解糖系亢進が観察された(図13)。   Next, PGAM-R90W mutant TG mice were created by suspecting the involvement of PGAM glycolytic metabolic enzyme activity. The PGAM-R90W mutation is a mutation that has already been reported to inactivate PGAM activity in human patient families (Tsujino et al. Muscle Nerple Suppl 1995). Contrary to expectations, even in PGAM-R90W mutant MEF cells, enhanced glycolysis was observed when Chk1 was activated by introducing a Chk1 expression vector (FIG. 13).

9.PGAMとChk1による協調的解糖系制御への物理的結合の寄与
PGAMとChk1の物理的結合が、解糖系代謝亢進に重要である可能性を検証した。我々は、Chk1と結合するPGAMのN末端側に、ナトリン標的配列(Nicholson et al. Cell Signal 2014)があることに気づいた(図14)。ナトリンは、p53とMdm2の結合を阻害する化学物質として開発された抗がん剤の一種である。PGAM−FLAGとChk1−myc−hisを発現するMEF細胞にナトリンを処理し、その蛋白質抽出液からNi−NTAビーズによりChk1−myc−hisを回収し、結合しているPGAM−FLAGの量を検討したところ、ナトリン処理により、PGAMとChk1の結合が阻害されることを観察した(図15)。同時に、ナトリン処理により、癌細胞H1299において、解糖系mRNA発現が顕著に低下することが確認された(図16)。以上より、PGAMとChk1による協調的解糖系亢進には、PGAMのフォスフォターゼ活性や解糖系代謝酵素活性は関与せず、物理的結合が重要という結論を得た。また、本発明のスクリーニング方法を用いることにより、解糖系代謝を特異的に制御できる解糖系代謝制御物質としてナトリンを見出すことができた。
9. Contribution of physical binding to cooperative glycolytic regulation by PGAM and Chk1 The possibility that the physical binding of PGAM and Chk1 is important for promoting glycolytic metabolism was examined. We noticed that there is a natrin target sequence (Nicholson et al. Cell Signal 2014) on the N-terminal side of PGAM that binds to Chk1 (FIG. 14). Natrin is a kind of anticancer agent developed as a chemical substance that inhibits the binding between p53 and Mdm2. MEF cells expressing PGAM-FLAG and Chk1-myc-his are treated with natrin, and Chk1-myc-his is recovered from the protein extract using Ni-NTA beads, and the amount of bound PGAM-FLAG is examined. As a result, it was observed that the binding of PGAM and Chk1 was inhibited by natrin treatment (FIG. 15). At the same time, it was confirmed that glycolytic mRNA expression was significantly reduced in the cancer cell H1299 by the treatment with natrin (FIG. 16). From the above, it was concluded that PGAM phosphatase activity and glycolytic metabolic enzyme activity are not involved in cooperative enhancement of glycolysis by PGAM and Chk1, and physical binding is important. Further, by using the screening method of the present invention, it was possible to find natrin as a glycolytic metabolism controlling substance capable of specifically controlling glycolytic metabolism.

10.PGAMとChk1との結合を指標とする解糖系代謝制御物質のスクリーニング
PGAMとChk1との結合を指標とするスクリーニングを、Nanobitシステムを用いた以下の方法により行う。NanobitではPGAMとChk1にそれぞれルシフェラーゼをベースに作成された発光蛋白質の大サブユニットと小サブユニットをそれぞれタグとして取り付ける。それぞれのサブユニットはそれ自体発光しないが、PGAMとChk1の結合により大サブユニットと小サブユニットが会合し完全な発光蛋白となることで発光シグナルを発する。このときナトリンのようなPGAMとChk1の結合を阻害する物質の存在下では発光シグナルが低下する。よってこの発光シグナルの減少を指標として、薬剤ライブラリーの中からPGAMとChk1との結合を阻害する化合物のスクリーニングを行うことが可能である。また、この発光シグナルを増強する化合物、即ちPGAMとChk1との結合を促進する化合物のスクリーニングも可能である。
10. Screening of glycolytic metabolic control substances using the binding of PGAM and Chk1 as an indicator Screening using the binding of PGAM and Chk1 as an indicator is performed by the following method using the Nanobit system. In Nanobit, a large subunit and a small subunit of a photoprotein produced based on luciferase are attached to PGAM and Chk1, respectively, as tags. Each subunit does not emit light by itself, but emits a luminescent signal when the large subunit and the small subunit associate with each other by the binding of PGAM and Chk1 to form a complete photoprotein. At this time, the luminescence signal decreases in the presence of a substance that inhibits the binding between PGAM and Chk1, such as natrin. Therefore, it is possible to screen for compounds that inhibit the binding of PGAM and Chk1 from the drug library using the decrease in the luminescence signal as an index. It is also possible to screen for compounds that enhance this luminescence signal, that is, compounds that promote the binding between PGAM and Chk1.

また、PGAMとChk1との結合を指標とするスクリーニングを、PGAM−FLAGとChk1−myc−hisを発現する培養細胞の蛋白質抽出液からNi−NTAビーズによってChk1−myc−hisを回収し、結合しているPGAM−FLAGの量をウエスタンブロットで評価する方法により行う。培養中の細胞に対して候補化合物を処理することで、Chk1−myc−hisに結合するPGAM−FLAGの量の減少又は増加を指標とした結合制御化合物のスクリーニングが可能である。   In addition, screening using PGAM and Chk1 binding as an index was performed by collecting and binding Chk1-myc-his using Ni-NTA beads from a protein extract of cultured cells expressing PGAM-FLAG and Chk1-myc-his. The amount of PGAM-FLAG is evaluated by Western blotting. By treating a candidate compound with cells in culture, it is possible to screen for a binding control compound using as an index the decrease or increase in the amount of PGAM-FLAG binding to Chk1-myc-his.

本発明の解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法は、本発明者らが、細胞内でPGAMとChk1とが結合すること、そしてこれらの結合が解糖系代謝において重要な役割を果たすことを最初に見出したことによって、可能となったものである。この方法によると、解糖系代謝の制御により予防、治療、処置が可能である症状や疾患に有効な物質を見出すことができる。例えば、本発明のスクリーニング方法により見出される解糖系代謝制御物質は、新規の抗がん剤、抗老化用組成物に有効に用いられる。   The screening method for glycolytic metabolism control substances of the present invention is based on the fact that the present inventors have first shown that PGAM and Chk1 bind in cells and that these bonds play an important role in glycolytic metabolism. It became possible by having found. According to this method, a substance effective for symptoms and diseases that can be prevented, treated, or treated by controlling glycolytic metabolism can be found. For example, the glycolytic metabolism regulator found by the screening method of the present invention is effectively used for a novel anticancer agent and anti-aging composition.

Claims (10)

被検物質が、PGAMとChk1との結合を、阻害又は促進する場合に、上記被検物質が解糖系代謝を制御する物質であると評価する、解糖系代謝制御物質のスクリーニング方法。   A screening method for a glycolytic metabolism controlling substance, wherein when the test substance inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1, the test substance is evaluated as a substance that controls glycolytic metabolism. 被検物質の存在下及び非存在下でPGAMとChk1との結合量を測定し、それぞれの場合における結合量の比から、上記被検物質の解糖系代謝制御活性の有無を判定することを特徴とする、請求項1に記載のスクリーニング方法。   Measuring the binding amount of PGAM and Chk1 in the presence and absence of the test substance, and determining the presence or absence of glycolytic metabolism control activity of the test substance from the ratio of the binding amount in each case The screening method according to claim 1, wherein the screening method is characterized. 以下の工程を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のスクリーニング方法;
1)PGAM及びChk1を含む試料に被検物質を加えた場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程、
2)上記被検物質を加えていない場合のPGAMとChk1との結合量を測定する工程及び
3)上記工程1)による測定値と、上記工程2)による測定値とを比較する工程。
The screening method according to claim 1 or 2, comprising the following steps;
1) a step of measuring the amount of binding between PGAM and Chk1 when a test substance is added to a sample containing PGAM and Chk1;
2) a step of measuring the amount of binding between PGAM and Chk1 when no test substance is added, and 3) a step of comparing the measurement value of step 1) with the measurement value of step 2).
PGAM及びChk1が、互いに結合し得るタグで標識されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 3, wherein PGAM and Chk1 are labeled with a tag capable of binding to each other. 上記解糖系代謝制御物質が、抗がん剤として用いられる、請求項1から4のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 4, wherein the glycolytic metabolism regulator is used as an anticancer agent. 上記解糖系制御物質が、抗老化用組成物に用いられる、請求項1から4のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 4, wherein the glycolytic regulator is used in an anti-aging composition. PGAMとChk1との結合を阻害又は促進する物質を含む、解糖系代謝制御剤。   A glycolytic metabolism regulator comprising a substance that inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1. PGAMとChk1との結合を阻害又は促進する物質が、
i)PGAM遺伝子若しくはChk1遺伝子に対するアンチセンス核酸又はsiRNA、ii)PGAM又はChk1に特異的な抗体、及び
iii)ナトリン
からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項7に記載の解糖系代謝制御剤。
A substance that inhibits or promotes the binding between PGAM and Chk1,
The glycolysis according to claim 7, which is at least one selected from the group consisting of i) an antisense nucleic acid or siRNA against PGAM gene or Chk1 gene, ii) an antibody specific for PGAM or Chk1, and iii) natrin. System metabolism regulator.
抗がん剤として用いられる、請求項7又は8に記載の解糖系代謝制御剤。   The glycolytic metabolism control agent according to claim 7 or 8, which is used as an anticancer agent. 抗老化用組成物に用いられる、請求項7又は8に記載の解糖系代謝制御剤。   The glycolytic metabolism regulator according to claim 7 or 8, which is used in an anti-aging composition.
JP2017095320A 2017-05-12 2017-05-12 Screening method for glycolytic metabolism regulators and glycolytic metabolism regulators Active JP6854515B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017095320A JP6854515B2 (en) 2017-05-12 2017-05-12 Screening method for glycolytic metabolism regulators and glycolytic metabolism regulators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017095320A JP6854515B2 (en) 2017-05-12 2017-05-12 Screening method for glycolytic metabolism regulators and glycolytic metabolism regulators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018194299A true JP2018194299A (en) 2018-12-06
JP6854515B2 JP6854515B2 (en) 2021-04-07

Family

ID=64570143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017095320A Active JP6854515B2 (en) 2017-05-12 2017-05-12 Screening method for glycolytic metabolism regulators and glycolytic metabolism regulators

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6854515B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038027A1 (en) 2021-09-07 2023-03-16 国立大学法人京都大学 Senolytic drug screening method and senolytic drug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023038027A1 (en) 2021-09-07 2023-03-16 国立大学法人京都大学 Senolytic drug screening method and senolytic drug

Also Published As

Publication number Publication date
JP6854515B2 (en) 2021-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Morgantini et al. Liver macrophages regulate systemic metabolism through non-inflammatory factors
EP2711023B1 (en) Osteogenesis promoter
JP2011501741A (en) TAZ / WWTR1 for cancer diagnosis and treatment
Nie et al. The short isoform of PRLR suppresses the pentose phosphate pathway and nucleotide synthesis through the NEK9-Hippo axis in pancreatic cancer
US20230017330A1 (en) USE OF COMPOSITION FOR ENHANCING ANTICANCER EFFECT, COMPRISING ERRy INHIBITOR AS ACTIVE INGREDIENT
WO2011038110A2 (en) Methods of treating metabolic disease
US20080107600A1 (en) Gene Marker And Composition For Diagnosis And Treatment Of Neurological Disorders And Diseases And Use Of The Same
Hu et al. ANGPTL8 is a negative regulator in pathological cardiac hypertrophy
US11719696B2 (en) Methods and compounds for diagnosing threonyl-tRNA synthetase-associated diseases and conditions
JP6854515B2 (en) Screening method for glycolytic metabolism regulators and glycolytic metabolism regulators
WO2011129427A1 (en) Diagnostic agent and therapeutic agent for cancer
US10188650B2 (en) Treatment of neurological disorders
JP2008141995A (en) Use of gp2 as intestinal canal m cell marker
KR101695740B1 (en) Transgenic animal model overexpressing NDRG3 and uses thereof
KR101413590B1 (en) Pharmaceutical compositions containing inhibitors of TAZ tyrosine phosphorylation as active ingredient for NFAT5/TonEBP activation for prevention and treatment of kidney disorder
EP1902729A1 (en) Int6 PROTEIN INVOLVED IN HYPOXIA STRESS INDUCTION AND USE THEREOF
JPWO2017195901A1 (en) Therapeutic agent for obesity related diseases by inhibiting the function of liver secretion type metabolic regulator
WO2005012570A1 (en) METHOD OF EVALUATING COMPOUND EFFICACIOUS IN TREATING OBESITY BY USING Slc25a10
KR101767605B1 (en) Methods of quantitative analysis for lactic acid content using NDRG3 protein
KR101721492B1 (en) Pharmaceutical composition comprising expression or activity inhibitors of NDRG3 for the prevention and treatment of cancer
KR101904343B1 (en) Pharmaceutical composition comprising expression or activity inhibitors of NDRG3 for the prevention and treatment of inflammatory diseases
TW202327606A (en) Screening method for senolytic agents and senolytic agents
KR101609843B1 (en) NDRG3 specific antibody and uses thereof
CN116411061A (en) Application of E3 ligase RNF99 in negative regulation of TLR-mediated inflammatory immune response
KR20170062239A (en) Cassette for diagnosis or treatment of ischemic diseases or inflammatory diseases

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6854515

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250