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フェンホルミンは7-デヒドロコレステロールレダクターゼの機能阻害を介しコレステロール生合成を抑制することで皮膚黒化を誘導する

髙野 圭 山形大学

2020.09.30

概要

表皮に存在するメラニンがヒトの皮膚色素沈着を制御する重要な構成成分であることが知られている。本研究では、経口糖尿病治療薬の 1 つであるメトホルミンの高いメラニン合成抑制効果を示した過去の報告に着目し、同じくビグアニド骨格を有する複数の化合物についてヒト皮膚組織を用いた器官培養系にて皮膚色制御活性を評価した。その中で、メトホルミンと同様に抗糖尿病薬としてかつて米国食品医薬品局 (Food and Drug Administration; FDA) により認可されていたフェンホルミンが予想に反し、顕著な皮膚黒化作用を示すことが明らかとなった。そこで、低分子有機化合物を道具 (バイオプローブ) として用い生命現象の理解を目指す研究手段として捉えられているケミカルジェネティクスの手法を利用し、フェンホルミンの作用機構を解析した上で、その機構に基づき、重篤な乳酸アシドーシスを引き起こすことが懸念されるフェンホルミンとは異なる代替素材を提案することを目指した。方法として、ヒト表皮ケラチノサイト由来のタンパク質抽出液を対象に、フェンホルミン固定化ビーズによるケミカルプルダウンアッセイを実施した。質量分析の結果、フェンホルミンの結合タンパク質として 7-デヒドロコレステロールレダクターゼ (7-dehydrocholesterol reductase; DHCR7) を同定した。これと一致して、 DHCR7 の選択的阻害剤である AY9944 がケラチノサイトにおけるオートファジーの機序を介したメラノソームの分解活性を低下させること、ならびに、器官培養皮膚を顕著に黒化させることを明らかにし、表皮におけるメラノソームの代謝にコレステロール生合成が関わっていることが明らかとなった。さらに、得られた知見を足掛かりとし、コレステロール生合成経路の律速酵素である 3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリルコエンザイム A (3- hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A; HMG-CoA) レダクターゼの阻害剤として知られるベルベリンを新たな皮膚黒化素材として見出すに至った。以上より、皮膚色制御技術への応用を見据えた有望な素材を開発する上での新たなアプローチとして、器官培養系での皮膚色制御活性評価とケミカルジェネティクスを複合的に利用することの有用性が明らかとなった。

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