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一過性の受容体ポテンシャルを持つ新規メラスタチン2拮抗薬tatM2NXの特性評価と最適化
Characterization and Optimization of the Novel Transient Receptor Potential Melastatin 2 Antagonist tatM2NX.
PMID: 31772034 PMCID: PMC6964147. DOI: 10.1124/mol.119.117549.
抄録
一過性受容体電位メラスタチン2（TRPM2）は、アデノシン二リン酸リボース代謝物や酸化ストレスによって活性化されるカルシウム透過性チャネルである。TRPM2は、脳卒中や心停止による脳神経細胞の損傷に関与しており、痛みや炎症、癌などの疾患にも関与しています。しかし、特定の阻害剤が存在しないため、脳の病態生理におけるTRPM2の研究は困難な状況にあります。ここでは、リガンド結合とTRPM2の活性化を阻害する新規なTRPM2アンタゴニストであるtatM2NXの設計を発表した。本研究では，tatM2NXの変異誘発を用いて，ヒトTRPM2発現が安定したヒト胚性腎293細胞を用いて，全細胞パッチクランプとカルシウムイメージングを用いて，TRPM2に対する構造活性相関と拮抗機構を明らかにした。その結果，tatM2NXは2μMという低濃度でTRPM2チャネル電流の90％以上を阻害することが明らかになった。さらに，tatM2NXは396nMのICを有する強力なアンタゴニストであった。また，tatM2NXの突然変異誘発により，tatM2NXのC末端に含まれる特定の残基がTRPM2に拮抗作用を付与するために必要であることが示唆された． したがって，tatM2NXは細胞生物学におけるTRPM2の機能研究のための新たなツールとなり，疾患におけるTRPM2の理解を深めることができた．意義TatM2NXはTRPM2チャネル拮抗薬であり、神経疾患の臨床応用が期待されている。本研究では，構造活性解析を用いてtatM2NXとTRPM2との相互作用とその作用機序を明らかにした。
Transient receptor potential melastatin 2 (TRPM2) is a calcium-permeable channel activated by adenosine diphosphate ribose metabolites and oxidative stress. TRPM2 contributes to neuronal injury in the brain caused by stroke and cardiac arrest among other diseases including pain, inflammation, and cancer. However, the lack of specific inhibitors hinders the study of TRPM2 in brain pathophysiology. Here, we present the design of a novel TRPM2 antagonist, tatM2NX, which prevents ligand binding and TRPM2 activation. We used mutagenesis of tatM2NX to determine the structure-activity relationship and antagonistic mechanism on TRPM2 using whole-cell patch clamp and Calcium imaging in human embryonic kidney 293 cells with stable human TRPM2 expression. We show that tatM2NX inhibits over 90% of TRPM2 channel currents at concentrations as low as 2 μM. Moreover, tatM2NX is a potent antagonist with an IC of 396 nM. Our results from tatM2NX mutagenesis indicate that specific residues within the tatM2NX C terminus are required to confer antagonism on TRPM2. Therefore, the peptide tatM2NX represents a new tool for the study of TRPM2 function in cell biology and enhances our understanding of TRPM2 in disease. SIGNIFICANCE STATEMENT: TatM2NX is a potent TRPM2 channel antagonist with the potential for clinical benefit in neurological diseases. This study characterizes interactions of tatM2NX with TRPM2 and the mechanism of action using structure-activity analysis.
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