• 文部科学省
  • JSPS
  • 科研費
  • ユビキチンネオバイオロジー
  • ユビキチンネオバイオロジー
研究チーム

沖米田 司

CFTR ユビキチン化制御剤の創出と CF 創薬への応用

有井 潤

研究代表者 沖米田 司

関西学院大学 生命環境学部 生命医科学科 沖米田研究室 教授
https://okilabkgu.wixsite.com/okilab2013

研究概要

嚢胞性線維症(Cystic Fibrosis; CF)は呼吸器系を侵す単一遺伝病で、世界に8万人の患者が存在する指定難病です(平均寿命40歳)。CF の原因は、形質膜の塩素イオンチャネル CFTR の遺伝子変異(DF508 変異)に起因した CFTR タンパク質の形質膜発現低下です。近年、DF508-CFTR の形質膜移行を促進する CF 治療薬が上市されましたが、その治療効果が弱く、有効な CF 薬物療法の確立には形質膜で CFTR を安定化する CFTR スタビライザーの開発が望まれています。我々は形質膜からの DF508-CFTR 分解を促進するユビキチンリガーゼ(E3)RFFLがCFの新規治療標的分子であること(Dev Cell 2018)、同定したRFFLリガンドがRFFL-CFTR 相互作用(PPI)と ΔF508-CFTR 形質膜分解を阻害することを発見しました。また、ΔF508-CFTR の小胞体関連分解に関与するE3リガーゼ RNF5, RNF185ダブルノックダウン(KD)が ΔF508-CFTR小胞体関連分解を劇的に阻害し、CF治療剤の有効性を増強すること、さらに、ケミカルアレイスクリーニングによりRNF5及びRNF185に結合するリガンド化合物を発見しました。そこで本研究では、CFTR 関連 E3 である RFFL, RNF5, RNF185リガンド化合物から特異的阻害剤を同定し、CF患者気道上皮初代培養細胞(CF-HBE, 前臨床最終評価系)等における有効性評価からCF治療剤の開発を進めます。
我々は脱ユビキチン化酵素(DUB)網羅的スクリーニングにより、ΔF508-CFTR 形質膜発現を制御するDUBを見出しました。これらのDUBは ΔF508-CFTRと結合するもの、CFTR 関連 E3 である RFFLと結合するものが含まれていました。そこで本研究では、CFTR-DUB 及び RFFL-DUB 相互作用を低分子化合物等で制御するケモテクノロジーを開発し、タンパク質品質管理におけるE3-DUB 複合体の機能解明と共に、DUB を標的とした新規CF治療法の開発を目指します。

研究概要を示す模式図

研究概要を示す模式図

代表的な論文

  1. Okiyoneda T, Veit G, Dekkers JF, Bagdany M, Soya N, Xu H, Roldan A, Verkman AS, Kurth M, Simon A, Hegedus T, Beekman JM, *Lukacs GL.
    Mechanism-based corrector combination restores ΔF508-CFTR folding and function.
    Nat. Chem. Biol. 9, 444-454 (2013)
    PMID: 23666117
  2. Bagdany M, Veit G, Fukuda R, Avramescu RG, Okiyoneda T, Baaklini I, Singh J, Sovak G, Xu H, Apaja PM, Sattin S, Beitel LK, Roldan A, Colombo G, Balch W, Young JC, *Lukacs GL.
    Chaperones rescue the energetic landscape of mutant CFTR at single molecule and in cell.
    Nat. Commun. 8, 398 (2017)
    PMID: 28855508
  3. *Okiyoneda T, Veit G, Sakai R, Aki M, Fujihara T, Higashi M, Susuki-Miyata S, Miyata M, Fukuda N, Yoshida A, Xu H, Apaja PM, Lukacs GL.
    Chaperone-Independent Peripheral Quality Control of CFTR by RFFL E3 Ligase.
    Dev. Cell 44, 694-708.e7 (2018)
    PMID: 29503157
  4. Sakai R, Fukuda R, Unida S, Aki M, Ono Y, Endo A, Kusumi S, Koga D, Fukushima T, Komada M, *Okiyoneda T.
    The integral function of the endocytic recycling compartment is regulated by RFFL-mediated ubiquitylation of Rab11 effectors.
    J. Cell Sci. 132, jcs228007 (2019)
    PMID: 30659120
  5. Fukuda R, *Okiyoneda T.
    Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) Ubiquitylation as a Novel Pharmaceutical Target for Cystic Fibrosis.
    Pharmaceuticals (Basel). 13, 75 (2020) Review.
    PMID: 32331485