必須アミノ酸取込み阻害によるがん細胞増殖抑制の分子機構解明

通过抑制必需氨基酸摄取来阐明抑制癌细胞生长的分子机制

基本信息

批准号：
22KJ2171
负责人：
西窪航
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2171/
关键词：
アミノ酸トランスポーター LAT1 SLC7A5 必須アミノ酸細胞増殖がん細胞

项目摘要

がん細胞は，活発な細胞増殖を維持するために，正常細胞と比べて多くの栄養素を取込む。そのため，栄養素の取込みを担うトランスポーター（膜輸送タンパク質）は，がんの有効な治療薬の標的になりうる。なかでも，アミノ酸トランスポーターは，がん細胞と正常細胞で発現に違いがあり，創薬ターゲットとして有望である。ヒトでは約60種類のアミノ酸トランスポーターが同定されており，特にL-type amino acid transporter 1 (LAT1; SLC7A5)は，腫瘍選択性が高く，様々な腫瘍組織で発現が上昇している。さらに，LAT1は7種の必須アミノ酸を含む8種の大型中性アミノ酸を主な輸送基質とする。実際に，LAT1の阻害薬は，がん細胞増殖抑制作用および腫瘍増大抑制作用をもたらす。しかし，LAT1の阻害と細胞増殖抑制とを結ぶ分子機構の詳細は不明な点が多い。本研究では，個々のアミノ酸に着目して，LAT1阻害薬の薬理作用の解明を目指す。第一段階として，アミノ酸の放射性同位体化合物を用いた輸送活性の測定をおこなった。その結果，実際にLAT1阻害薬が，がん細胞への8種すべての輸送基質アミノ酸の取込みを阻害することが示された。またLAT1の阻害が，がん細胞のタンパク質合成を全般的に低下させることを，シグナルタンパク質のリン酸化の検出に加えて，ピューロマイシン標識法（SUnSET）とポリソーム解析により明らかにした。さらに個々のアミノ酸の細胞内量の減少が細胞機能に与える影響についての解析に向けて，特定のアミノ酸を含まない培地の作製方法や血清の透析条件を検討した。実際に，作製した培地で細胞を培養することで，細胞内の特定のアミノ酸量を劇的に減少させることができた。確立した本培養系を用いて，個々のアミノ酸の細胞内量の低下が細胞増殖に与える影響を評価した。

癌细胞比正常细胞占用更多的营养，以维持活跃的细胞增殖。因此，负责营养摄取的转运蛋白（膜转运蛋白）可能是有效的癌症治疗剂的靶标。其中，氨基酸转运蛋白在癌细胞和正常细胞之间的表达上有所不同，使它们成为药物发现靶标的有望。在人类中已经确定了大约60个氨基酸转运蛋白，尤其是L型氨基酸转运蛋白1（LAT1; SLC7A5），该转运蛋白具有高肿瘤的选择性，并且在多种肿瘤组织中增加。此外，LAT1主要运输底物包括八个大型中性氨基酸，包括七个必需氨基酸。实际上，LAT1的抑制剂具有抗临床和肿瘤生长的影响。但是，关于将LAT1抑制和细胞增殖抑制的分子机制有许多未知的细节。这项研究的重点是单个氨基酸，旨在阐明LAT1抑制剂的药理作用。作为第一步，使用氨基酸的放射性同位素化合物测量运输活性。结果表明，LAT1抑制剂实际上抑制了所有八种转运底物氨基酸对癌细胞的摄取。除了检测信号蛋白磷酸化外，尿霉素标记（日落）和多核体分析表明，抑制LAT1通常会降低癌细胞中蛋白质的合成。此外，为了分析单个氨基酸的细胞内体积减少对细胞功能的影响，我们研究了准备不含特定氨基酸的培养基和血清透析条件的方法。实际上，通过在制备培养基中培养细胞，细胞内的特定氨基酸量大大减少。使用已建立的主要培养系统，评估了细胞内体积的单个氨基酸对细胞增殖的影响。