翻訳開始因子eIF4Aを標的とする翻訳阻害剤

Shintaro Iwasaki; 岩崎信太郎

doi:10.14952/SEIKAGAKU.2024.960336

Journal of Japanese Biochemical Society 96(3): 336-347 (2024)
doi:10.14952/SEIKAGAKU.2024.960336

総説Review

翻訳開始因子eIF4Aを標的とする翻訳阻害剤The translation inhibitors targeting eukaryotic translation initiation factor 4A (eIF4A)

岩崎信太郎^1,2Shintaro Iwasaki^1,2

¹ 理化学研究所開拓研究本部RIKEN Cluster for Pioneering Research ◇ 〒351–0198　埼玉県和光市広沢2–1 ◇ 2–1 Hirosawa, Wako, Saitama 351–0198, Japan

² 東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻Department of Computational Biology and Medical Sciences, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo ◇ 〒277–8563　千葉県柏市柏の葉5–1–5 ◇ 5–1–5 Kashiwanoha, Kashiwa-shi, Chiba 277–8563, Japan

発行日：2024年6月25日Published: June 25, 2024

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核酸情報をアミノ酸情報へと変換する「翻訳」という反応は，細胞内で最もエネルギーを消費するプロセスの一つである．さまざまな疾患，特にがんでは細胞内の翻訳機構の異所性活性化が頻繁に起こり，タンパク質異常生産およびそれに伴う異常増殖が引き起こされる．異常なタンパク質産生を再調整し直すことは，このような疾患を抑えるための合理的な戦略である．近年，真核生物の翻訳開始因子（eukaryotic translation initiation factor：eIF）4Aを標的とする天然化合物が多数発見され，それらが抗がん作用を示すことが報告されている．特に本稿ではgain-of-function型のRocaglateおよびPateamine A, loss-of-function型のHippuristanol, Sanguinarineについてその作用機序を解説する．

1. はじめに

核酸情報をアミノ酸情報へと変換する「翻訳」という反応は，細胞内で最もエネルギーを消費するプロセスの一つである．それゆえ，翻訳開始，伸長，終結，そしてリボソームの再利用といったすべての素過程は，厳密に制御されている．逆に，翻訳調節異常は疾患に直結することが知られている^1）．特にがん細胞は翻訳機構の異所性活性化を頻繁に示し，タンパク質異常生産およびそれに伴う異常増殖が引き起こされている^2）．異常なタンパク質産生を人工的に調整し直すことは，このような疾患を抑えるための合理的な戦略である．そのため，翻訳機構を標的とする低分子化合物は，創薬や薬剤開発のために広く研究されてきた．

一般に翻訳阻害剤というと，抗生物質としても使われることもあり，リボソームを標的とした化合物が広く認知されている^3）．しかし近年，リボソームに加えて，真核生物の翻訳開始因子（eukaryotic translation initiation factor：eIF）4Aを標的とするさまざまな天然化合物が発見され，抗がん作用を示すことが報告されている．本稿では，eIF4Aを標的とした天然化合物に焦点を当て，その最新の知見を紹介する．

2. 網羅的手法による解析

これまでリボソームや一般的な翻訳制御因子に対する阻害剤はほぼすべてのmRNAの翻訳に一様に影響すると考えられ，mRNA特異的な効果は多くの場合見逃されてきた．これは，これまで多くの研究が生化学的ないし分子生物学的手法により，特定のreporter mRNAの翻訳動態を計測するにとどまっており，多くの種類，配列多様性を持ったmRNAを同時並行的に実験することが困難であったことによる．

この状況はリボソームプロファイリング法（またはRibo-Seq法とも呼ぶ）の登場によって大きく様変わりした^{4, 5）}（図1A）．リボソームプロファイリング法は，次世代シーケンス技術を利用したものである．翻訳中，リボソームはmRNAに結合し，その上を3′方向へ移動しながらコドンを読み取っていく．このようなmRNA-リボソーム複合体に対し，RNaseで処理すると，リボソームが結合していない大部分の領域は途端に分解してしまうが，リボソームが直接結合するmRNAの領域はRNaseの分解から保護される（図1A）．最終的に残ったRNAの断片をリボソームフットプリントと呼ぶ．これらを回収し，次世代シーケンサーで解析することにより，どのmRNAのどのコドンにどの程度リボソームが存在したのか，ということを網羅的にかつ定量的に議論することが可能である．

Journal of Japanese Biochemical Society 96(3): 336-347 (2024)

図1 翻訳およびRNA結合タンパク質の特異性を網羅的に計測する手法

（A）リボソームプロファイリング法の概略図．（B） RNA Bind-N-Seq法の概略図．

この技術を応用することで，翻訳阻害剤が与える影響をつぶさに理解することができるようになった．比較的新規の翻訳阻害剤の影響のみならず，古典的なリボソーム結合型の阻害剤であっても見逃されていた特異性を見出されている．これまで汎用で利用していた化合物に関してもその効果をあらためて見直すことが重要である．

リボソームプロファイリング法に加え，生化学と次世代シーケンサーを組み合わせた他の手法も有用である．たとえばあるRNA結合タンパク質に対し，その特異性を網羅的に検証する手法としてRNA Bind-N-Seqがある．この手法は，精製したRNA結合タンパク質と，ランダムな配列を持つRNAをin vitroで反応させ，RNA結合タンパク質に結合したRNA画分だけを単離，次世代シーケンサーで解析する^6）（図1B）．この実験はランダム配列を持つRNAを用いているので，1回の実験ですべてのRNAの配列の組合わせを検証することができる．この手法をeIF4Aおよび化合物が作用した前後で解析することで，化合物がeIF4AのRNA選択性に影響を与えるか，という点を網羅的にかつ定量的に計測することができる^7–10）．

3. 翻訳開始因子eIF4A

eIF4AはDEAD-box型RNA結合タンパク質であり，一般的な翻訳因子として機能する．翻訳開始の過程ではリボソームの小サブユニットに複数の翻訳開始因子が結合した43S翻訳開始複合体（pre-initiation complex：PIC）がmRNAの5′末端へ呼び込まれ，その後43S PICが5′ learder sequence上を3′方向に滑り運動をすることで開始コドンを探索する（スキャニングと呼ぶ）（図2A）．eIF4Aはこの両方の過程に必須の因子である．特に，mRNA 5′末端への呼び込みは，m⁷Gキャップ結合タンパク質eIF4Eおよび足場タンパク質eIF4Gとの三量体複合体（eIF4F複合体と呼ぶ）を形成することにより，担われると考えられている^11–13）．eIF4AはeIF4Fの構成要素としてm⁷Gキャップに結合しつつ，43S PICのmRNA exit channel（mRNA上でいうと5′側）に結合する^{12, 13）}（図2AおよびB）．

図2 翻訳開始におけるeIF4Aの機能

（A）翻訳開始素過程の模式図．（B） 48S複合体のCryoEM構造（PDB ID：8OZ0）．（C） eIF4AによるATP依存的RNA結合．

さらに，もう1分子のeIF4Aが単体として，43S PICのmRNA entry channel（mRNA上でいうと3′側）に結合することが知られている^13）（図2AおよびB）．このentry channel側（mRNA上でいうと3′側）のeIF4Aは，そのRNAヘリカーゼ活性により^14–16），43S PICのスキャニングを阻害する5′ leader sequenceの二次構造をほどく機能があると考えられている^17–20）．

eIF4AのRNA結合活性はATP依存的である．eIF4AはN末端ドメイン（N-terminal domain：NTD）とC末端ドメイン（C-terminal domain：CTD）がリンカーでつながった構造をとっている（図2C）．通常NTDとCTDは離れた構造をとる（Open型）．ATP結合部位，RNA結合部位はそれぞれNTDとCTDにまたがるように形成され，ATPおよびRNA結合によって両ドメインが近づいた構造（Closed型）をとるようになる（図2C）．これによりATP結合とRNA結合が共役することになる（ATPが結合するとRNAに結合しやすくなる．またその逆に，RNAが結合するとATPに結合しやすくなる）．eIF4Aは同時にATPaseでもあるので，ATPをADPに加水分解すると同時に，Open型に戻りつつ，RNAがeIF4Aから放出される^14–16）（図2C）．eIF4AはRNAのリボース-リン酸骨格と結合し，塩基を認識しない^18）（図4A参照）．このRNAに対する結合・解離のサイクルにより，43S PICの呼び込みやスキャニングを促進しているのだろう．

4. Rocaglate（ロカグレート）

1）Rocaglateの薬理学的効果

Rocaglateはcyclopenta［b］benzofuran（シクロペンタ［b］ベンゾフラン）構造をコアとする低分子化合物の総称である（図3A）．この化合物は真核生物のeIF4Aを標的とする翻訳阻害剤として同定されてきた^21–23）．

図3 Rocaglateによる翻訳抑制の作用機序

（A）代表的なRocaglateの化学構造式．（B） RocaglateはeIF4AをATP非依存的かつ配列選択的なRNA結合タンパク質に変容させる．（C） Rocaglateによって5′ leader sequence上のポリプリン配列にeIF4Aが結合すると，スキャニング中のPICの立体障害となる．（D） Rocaglateによってスキャニングが停滞したPICの付近に開始コドンがあると，そこからの翻訳を亢進させ，5′ leader sequenceからの翻訳が誘導される．（E） m⁷G cap構造の直下にポリプリン配列がある場合，eIF4AはeIF4F（eIF4EおよびeIF4Gとの複合体）の形で結合し，m⁷G capを遮蔽することになる．（F） mRNA上のポリプリン配列にeIF4Aが多数結合し，最終的にeIF4Fとして機能するeIF4Aが枯渇する．（G）ポリプリン配列がORF中にある場合，eIF4Aは翻訳伸長中の80Sの立体障害としても機能する．最終的にリボソームの停滞，さらに後続リボソームとの衝突を誘導し，disomeを形成させる．

図4 Rocaglateによる塩基配列選択性

（A） Rocaglamide gA・eIF4A・ポリプリンRNA・AMP-PNP複合体の結晶構造（PDB ID：5ZC9）．（B） Rocaglamide AとRNA塩基間の水素結合（点線）およびπ-πスタッキング（矢印）．

Rocaglateは，抗がん作用を持つことから大きな関心を集めている^24）．現在までに，200を超えるRocaglate誘導体が天然に単離，または合成されている^24–27）（図3A）．Rocaglateは，リンパ腫^{21, 28）}，白血病^29–32），腺がん^{24, 33）}，神経芽細胞腫^34），骨髄腫^35），あるいはBRAF（V600）変異等による抗がん剤耐性がん細胞^36–38）など，さまざまなタイプのがんに対して効果を示す．抗がん作用に加え，マクロファージの極性化^{39, 40）}，抗原虫活性^41），抗真菌活性^{42, 43）}，抗ウイルス活性^44–47）など，多様な疾患の治療や予防に関しても有望な活性も示す．特に合成誘導体であるZotatifin（ゾタチフィン，eFT226としても知られる）^27）（図3A）は固形腫瘍とCOVID-19の治療薬として臨床試験に入っており，将来の臨床応用が期待される．

2）Rocaglateの作用機序

上述のようにeIF4Aは通常，ATP依存的RNA結合を介し，翻訳を活性化させる因子として機能する．しかし，RocaglateはこのようなeIF4Aの機能を一変させる．RocaglateがeIF4Aに作用することにより，A/G塩基の反復配列を持つRNA（polypurine，ポリプリン）に選択的に結合するようになる^{7–9, 25, 26, 48, 49）}（図3B）．この配列選択的RNA結合は，eIF4Aが持つATP依存性を無視し，ATPの存在の有無にかかわらず，誘導される^{7–9, 25, 26, 49）}．つまり，RocaglateによりeIF4Aの性質がATP依存的かつ配列非依存的RNA結合タンパク質からATP非依存的かつ配列依存的RNA結合タンパク質へと大きく変容するということを意味している（図3B）．細胞の中で，mRNAとeIF4Aとの結合はeIF4E, eIF4Gと協調するが，Rocaglateはこのような因子とは独立に作用し，eIF4AをmRNAに直接結合させる^7）．このような配列特異性の俯瞰的探索にはRNA Bind-N-Seq法が奏功している^{7, 9）}．

このようないわば人工的なRNA選択性の獲得により，eIF4Aは翻訳の活性化因子ではなく，翻訳の抑制因子として機能するようになる^7）．実際にリボソームプロファイリングにより解析すると，特定のmRNAがより選択的に翻訳抑制されることが報告されている^{7, 50, 51）}．その翻訳抑制誘導のメカニズムとして以下の五つのモードがある．

i．スキャニングの立体障害

たとえば，ポリプリン配列がmRNAの5′ leader sequenceにある場合，長期間eIF4Aが結合したままになることで43S PICのスキャニングの立体障害となり，mRNAからのタンパク質合成を，翻訳開始段階で阻害する（図3C）^7）．5′ leader sequence上にポリプリン配列が多ければ多いほど，効果が高くなり，実際，リボソームプロファイリングを行うと配列数依存的な翻訳抑制効果が観察される．

ii．uORF翻訳の誘導

mRNAの5′ leader sequenceには通常翻訳開始因子としては使われにくい翻訳開始コドンがある．これらはKozak配列が適切ではない，あるいはAUGではなくCUG/GUGといったsub-cognate配列を持っているなどの理由で通常翻訳開始コドンとして認識されない．このような5′ leader sequenceに存在するORFはupstream ORF（uORF）と呼ばれる．しかしながら，最適でない配列周辺にRNA結合タンパク質や強力なRNA二次構造などがあり，立体障害によって43S PICのスキャニングが遅れると，開始コドンとして認識する確率が高まることが知られている^52–56）．RocaglateによってmRNAに強固に結合したeIF4Aも立体障害になるので，5′ leader sequenceから翻訳が開始されやすくなる（図3D）．すると，上流で翻訳が完結してしまい，下流のORFからの翻訳に必要なリボソームの供給が抑えられる（図3D）．この機構により，Rocaglateによる翻訳開始抑制の効果をさらに強める^7）．

iii．mRNA 5′末端の遮蔽

mRNAの5′末端にはm⁷Gキャップ構造があり，eIF4E–eIF4G–eIF4A三量体複合体（eIF4F複合体）が結合する．ポリプリン配列がm⁷Gキャップ構造の直下に存在するような場合，eIF4F複合体全体がRocaglateによりつなぎ止められてしまい，m⁷Gキャップ構造が次の翻訳開始に使われなくなってしまうことで，翻訳開始抑制を誘導する^26）（図3E）．

iv．bystander（バイスタンダー）効果

RocaglateがmRNA上にeIF4Aを長時間つなぎ止めてしまうことで，eIF4F複合体として参加できるeIF4Aの総量は減少する．これにより，翻訳開始の効率全体が減少する．この効果はmRNA上のポリプリン配列の有無にかかわらずmRNA全体に起きることから，bystander（バイスタンダー，傍観者）効果と呼ばれる^26）（図3F）．

v．リボソーム停滞の誘導

i～ivについては翻訳の開始に影響を与えるものであるが，翻訳の伸長過程にもRocaglateは影響を及ぼす．RocaglateはeIF4AをmRNAのORF中に存在するポリプリン上にも結合させ続け，最終的に翻訳伸長中のリボソームの立体障害にもなる^57）（図3G）．停滞したリボソームに次にやってくるリボソームが衝突し，リボソームの渋滞が生じる．この複合体をdi-ribosome（disome）と呼ぶ．

以上のように，RocaglateはeIF4Aのloss-of-function型の一般的阻害剤ではなく，gain-of-function型の特殊な化合物として働く．Rocaglateは単にeIF4A阻害剤と紹介されることもあり，eIF4Aの機能を抑える（loss-of-function）と単純化されて考えられがちであるし，そのような文脈で使用している論文も数多く見受けられる．しかし，実際はRocaglateはeIF4Aのgain-of-function型薬剤として機能し，上記のような多様な作用メカニズムで効果を発揮する（図5参照）．

図5 ドミナントネガティブ型翻訳抑制

Rocaglateはドミナントネガティブ型翻訳抑制を示し，その標的であるeIF4AおよびDDX3の発現が多い細胞でより強く翻訳抑制を引き起こす．

その特殊性は，その効果がドミナントネガティブ効果を示すことからもうかがい知れる．通常の阻害剤であれば，標的のタンパク質（この場合eIF4A）が多ければ多いほど，阻害剤の効果が拮抗し，弱まるはずである．しかし，Rocaglateの場合はeIF4Aが多ければ多いほど，ポリプリン配列に結合するeIF4Aも増加し，より阻害剤の効果が強くなる^{7, 9）}．

これらの翻訳抑制機構に加え，Rocaglateの長期投与によってより複雑な状況が誘導されることが示されている．たとえば，一部のmRNAの翻訳がむしろ選択的に上昇するということが，最近のプロテオミクス研究で報告されている^58）．

3）RocaglateとeIF4A–RNAとの結合様式

eIF4A1・ポリプリンRNA・RocA（Rocaglamide A，代表的なRocaglate）・AMP-PNP（非加水分解性ATPアナログ）の結晶構造から，その配列選択性の分子メカニズムが明らかになっている^8）．eIF4A上に結合したRNAはその途中で鋭く湾曲する．RocAはその湾曲部とeIF4Aが形成するポケットにはまり込む（図4A）．RocAはタンパク質側，RNA側両側と相互作用するが，その中でRocAはAおよびG塩基と水素結合およびπ-πスタッキングを介して直接相互作用する（図4B）．特に水素結合はピリミジン塩基とは形成できないことから，RocaglateによってeIF4Aにポリプリン配列選択性が課されることが説明できる．

4）Rocaglateの抗がん作用を決定する因子

ではなぜ，Rocaglateはがん細胞選択的に増殖を抑えることができるのであろうか？　これまでに複数の説明がなされており，これらが複合的に作用していると考えられる．

i．がん原因遺伝子の翻訳阻害

たとえば，MYC, MYB, NOTCH, CDK6, BCL2などのがん原因遺伝子の翻訳が特にRocaglateに影響を受けやすいということが報告されている^51）．これは偶然にもこれらのmRNAにポリプリン配列が多く，Rocaglateによる翻訳抑制を受けやすいため，と説明される．

ii．ドミナントネガティブ効果

これとは独立に，Rocaglateの標的タンパク質の発現量が細胞の感受性を決めるという説明もある．上記のように，Rocaglateはドミナントネガティブに働くことから標的タンパク質が多ければ多いほど，翻訳抑制効果が大きくなる．近年，eIF4Aに加えてDDX3と呼ばれる別のDEAD-box型RNA結合タンパク質がRocaglateの標的として同定された^9）．DDX3はeIF4Aと同様に翻訳開始因子として働くことが知られている^59–64）．DDX3に対するRocaglateの影響は，eIF4Aに対する影響と同様であり，ポリプリン配列上にDDX3をつなぎ止めるという効果が生じ，翻訳を抑制する．がん細胞は一般的に高い増殖能を支えるために翻訳が亢進しており，一部のがん細胞ではeIF4AおよびDDX3が過剰発現している．実際にeIF4A/DDX3の発現量とRocaglateによる細胞増殖抑制効果は正の相関関係を示すことが報告されており^9），ドミナントネガティブ効果が細胞感受性を決定する一要因として働くだろう（図5）．

iii．その他の要因

さらに，ABCB1に代表される多剤排出型トランスポーターの発現レベルやその調節などがRocaglateの細胞増殖抑制活性の決定因子としても報告されている^{65, 66）}．

5）Rocaglate産生植物と菌との間の生存競争

i．AglaiaにおけるRocaglateに対する自己防衛

Rocaglateは元来Aglaia（和名樹蘭）と呼ばれる東南アジア（日本では沖縄）で生育する植物の二次代謝物として同定された^67）．そのため，Rocaglateはこの植物にとっての抗菌薬・抗虫薬として働いているのではないか，と考えられてきた．しかし，この植物もeIF4AおよびDDX3を利用して翻訳をしているはずであり，阻害剤とその標的が植物体内に共存する状況にある．このことから何らかの方法でAglaiaは自分自身への攻撃を回避しているはずである．

Aglaiaのtranscriptome de novo assemblyからAglaiaが持つeIF4Aのアミノ酸配列を解析すると，進化的に比較的新しい点変異が複数獲得されていることが明らかになった（Phe193LeuおよびIle199Met，ヒトeIF4Aでのアミノ酸番号）^8）（図6）．これらの点変異は構造上，eIF4AのRocaglate結合ポケットに導入されていた．特にPhe163Leuはポケットの穴を埋めるような変異であり，この結果，RocaglateがAglaiaではまったく作用できないよう進化していることが明らかになった．

図6 Rocaglateを中心とする植物と糸状菌の攻防

Aglaiaと寄生糸状菌との間で起こったであろう進化の過程．抗真菌剤としてRocaglateをAglaiaが獲得すると同時に，自身のeIF4A/DDX3に点変異によるRocaglate耐性を得た．その後，糸状菌側もRocaglate耐性をeIF4A点変異により獲得し，Aglaiaに再度寄生できるようになった．

ii．Aglaiaに寄生する真菌のRocaglate耐性

Rocaglateはあらゆる真核生物に保存されたeIF4Aを阻害するため，抗菌薬として機能し，原理的にはAglaiaには真菌／カビは生えないはずである．しかしながら，この前提に反し，Aglaiaに寄生する糸状菌が発見された（Ophiocordyceps sp. BRM1株）^49）．この糸状菌はアリなどに感染しゾンビ化させることで知られる冬虫夏草の仲間である．この寄生糸状菌のtranscriptome de novo assemblyからそのeIF4Aの配列を解析するとPhe163Gly（ヒトeIF4Aでのアミノ酸番号）という点変異が導入されていた（図6）．これはAglaiaで見つかっているRocaglate抵抗性点変異が導入されているのとまったくおなじアミノ酸残基に当たる．AglaiaのPhe163Leuがポケットの穴を埋めるのに対し，寄生糸状菌のPhe163Glyはポケットの穴を大きくする方向に働く．このように同じ位置の点変異であるが，その構造に対する効果は真逆の方向に抵抗性が獲得されてきたことが興味深い．寄生糸状菌には，Aglaia上では他の競合菌が存在しないため（Rocaglateによって死滅する），植物からのリソースを専有できる優位性が発生する．

このように，植物が抗菌薬としてRocaglateを獲得すると同時に，菌側もRocaglate抵抗性を獲得する，という化合物を中心とした生物間相互作用が生じている点は非常に興味深い（図6）．なお，AglaiaではDDX3も点変異を獲得し，Rocaglate耐性になっているが^9），寄生糸状菌のDDX3には耐性変異は導入されておらず^49），現在も糸状菌側が最適化の過程にある可能性がある．

5. Pateamine A（パテアミンA）

1）Pateamine Aの薬理学的効果

Pateamine Aは海綿（Mycale sp.）に共生する細菌群が合成する二次代謝物である^68–70）．Pateamine Aはメラノーマ（悪性黒色腫），BRAF（V600）変異等による抗がん剤耐性がん細胞^37）をはじめとする多様ながん細胞の増殖を特異的に抑制することが知られる^{71, 72）}．Pateamine Aの化学合成の難しさから，より合成が簡便なdes-methyl pateamine Aやdes-methyl des-amino pateamine Aも多く用いられる（図7A）（本稿ではまとめて単純にPateamine Aと呼称する）．

図7 Pateamine Aによる翻訳抑制の作用機序

（A）代表的なPateamine A誘導体の化学構造．（B） Pateamine AはeIF4AをATP非依存的かつ配列選択的なRNA結合タンパク質に変容させる．（C） Pateamine Aによって5′ leader sequence上のGNGモチーフにeIF4Aが結合すると，スキャニング中PICの立体障害となる．（D） des-methyl pateamine A・eIF4A・ポリプリンRNA・AMP-PNP複合体の結晶構造（PDB ID：6XKI）．

2）Pateamine Aの作用機序

Pateamine AはeIF4Aを標的とする翻訳阻害剤として機能することが知られていたが，その作用メカニズムについては諸説あり，明確になっていなかった^72–79）．近年，RNA Bind-N-Seqを用いた解析から，Pateamine AがRocaglateと同様に，eIF4AをRNA配列選択的かつATP非依存的RNA結合タンパク質へと変容させることが報告されている^10）（図7B）．RocaglateがA/Gの連続配列であるポリプリンに選択的であるのに対し，Pateamine Aの場合，GNG（NはどのA/U/G/C塩基でもよい）モチーフを選り好む．その一方で，eIF4Aを5′ leader sequenceに係留させ，43S PICの立体障害として翻訳開始を抑制する点はRocaglateと同様である^10）（図7C）．実際にリボソームプロファイリング法で解析すると，GNGモチーフ依存的にmRNA選択的翻訳抑制が誘導される．

Pateamine AはRocaglateと同様にDDX3に対しても作用し，GNGモチーフ選択的かつATP非依存的RNA結合能を与えることが報告されている^10）．

3）Pateamine AとeIF4A–RNAとの結合様式

結晶構造解析からPateamine AのeIF4AおよびRNAとの結合様式が報告されている^79）．RocaglateとPateamine Aはその化学構造上まったく別物の化合物であるのにかかわらず，eIF4AとRNAが形成するまったく同じポケットを利用する（図7D）．RocaglateとPateamine Aはそれぞれ植物，海綿動物（に共生する細菌群）に由来するが，それぞれが収束進化として同様のポケットを標的する点で非常に興味深い．

この構造を基盤に，分子動力学計算とフラグメント分子軌道法による量子計算により，Pateamine Aのtertiary amine基が持つ正電荷と，近接するG塩基O6の負電荷の相互作用によりGNG選択性が生じることが示されている^10）．

6. Hippuristanol（ヒップリスタノール）

1）Hippuristanolの薬理学的効果

Hippuristanolは軟体サンゴ（Isis hippuris）から単離された化合物である^{20, 80–83）}（図8A）．リンパ腫^{80, 84）}，BRAF（V600）変異等による抗がん剤耐性がん細胞^{36, 37）}などのがん細胞の増殖を抑えることが報告されている．

図8 Hippuristanolによる翻訳抑制の作用機序

（A） Hippuristanolの化学構造．（B） HippuristanolはeIF4AのCTD-linker領域に結合し，アロステリック構造変化を誘導することでeIF4AとRNAとの結合を阻害する．ATPとの結合は阻害しない．（C） NMR解析から示唆されるHippuristanol結合残基の位置を，Rocaglamide A・eIF4A・ポリプリンRNA・AMP-PNP複合体の結晶構造上にマップした（PDB ID：5ZC9, Rocaglamide Aは省略）．

2）Hippuristanolの作用機序

HippuristanolはeIF4AとRNAと間の結合を弱めることが報告されている^{20, 81–83）}（図8B）．つまり，HippuristanolはeIF4Aのloss-of-functionに近い効果を表すと考えられる．リボソームプロファイリングによる解析から，一群のmRNA，特に5′ leader sequenceの長いmRNAや5′ leader sequenceに二次構造を多く含むmRNAがよりHippuristanolに高い感受性を示すことが判明している^{7, 20）}．

3）HippuristanolとeIF4Aの結合様式

HippuristanolとeIF4Aの結合を示す構造解析はいまだ報告がないが，NMR解析によりCTDに結合することが示唆されている^82）（図8C）．この領域はATP結合部位に相当する一方で，HippuristanolはeIF4AとATPの結合を阻害しないことから^81–83），アロステリックな構造変化を誘導することによりeIF4AとRNAとの結合を減弱させていると理解されている（図8B）．eIF4A上のHippuristanol結合領域はアミノ酸配列上，他のDEAD-box型RNA結合タンパク質と異なっており，これによりeIF4Aに対する特異性が生じていると考えられる^82）．

7. Sanguinarine（サンギナリン）

1）Sanguinarineの薬理学的効果

SanguinarineはMacleaya cordata（和名タケニグサ）やArgemone Mexicana（和名アザミゲシ）などのケシ科植物に由来する小分子である^85）（図9A）．メラノーマ（悪性黒色腫）^86）や大腸がん^87）がSanguinarineに対して感受性であることが示されている．

図9 Sanguinarineによる翻訳抑制の作用機序

（A） Sanguinarineの化学構造．（B） SanguinarineはeIF4AのNTDに結合し，ATPとの結合を競合する．また，CTDとも衝突し，Closed型の構造をとることも阻害する．（C） Sanguinarine・NTDの結晶構造（PDB ID：5ZBZ）とRocaglamide A・eIF4A・ポリプリンRNA・AMP-PNP複合体の結晶構造（PDB ID：5ZC9, Rocaglamide Aは省略）の重ね合わせ．

2）Sanguinarineの作用機序

SanguinarineはHippuristanolと同様にeIF4AとRNAとの結合を弱める効果を発揮すると報告されており^{88, 89）}，Hippuristanolと同様にeIF4Aのloss-of-functionを誘導できると考えられる．リボソームプロファイリングの結果もHippuristanolとSanguinarine間で高い相関を示す^10）．

3）SanguinarineとeIF4Aの結合様式

SanguinarineはeIF4AのNTDに結合することが結晶構造解析から報告されている^88）（図9C）．SanguinarineはNTDのATP結合部位に一部重複するような位置で結合する．同時に，SanguinarineはClosed型のCTDの位置とも重複してしまうので，Closed型になることも阻害しているのではないかと考えられている^88）（図9B）．

8. おわりに

以上のように，eIF4Aを標的とする化合物はがん細胞の増殖を阻害する活性が見いだされており，将来の医薬応用が待たれるところである．一般に，化合物で標的可能なタンパク質群は非常に限られていることがわかっており^90），より広い疾患に対応するため，特異的なmRNAを標的とする化合物，特に一部のmRNAの翻訳を標的とする化合物の開発が脚光を浴びている^{91, 92）}．mRNA配列選択性を示すRocaglateやPateamine Aはそのような研究開発に資する，重要な例である．

多様な植物や海洋生物から，天然化合物としてこれらの化合物が単離されてきたことは非常に興味深い．なぜ生物がeIF4Aを標的にする化合物を合成する方向に進化するのか，という点について明確な答えはないが，eIF4Aが翻訳開始因子の中でも最もタンパク質量が多い（リボソームの数倍）ことから^{93, 94）}，単純にeIF4Aを標的とする化合物シードが生まれやすいということかもしれない．医薬応用，分子メカニズム，さらには化合物進化という多面的観点から，eIF4Aに関する研究がさらに進むことが期待される．

本総説は2023年度奨励賞を受賞した．

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著者紹介Author Profile

岩崎信太郎（いわさきしんたろう）

理化学研究所開拓研究本部主任研究員／東京大学新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻客員准教授．博士（生命科学）．

略歴

1983年栃木県に生る．2006年東京大学教養学部卒業．11年同大学院新領域創成科学研究科博士課程修了，同年東京大学分子細胞生物学研究所助教，13年より米国Carnegie Institution for Scienceを経て，米国California大学Berkeley校ポスドクフェロー．16年より理化学研究所RNAシステム生化学研究室准主任研究員，17年改組により主任研究員．また17年より東京大学新領域創成科学研究科メディカル情報生命専攻客員准教授．

研究テーマと抱負

RNAと翻訳が関わる現象を網羅的かつ生化学的な手法により理解すること．

ウェブサイト

http://www.riken.jp/research/labs/chief/rna_sys_biochem/　http://iwasakirna.com/ja/

趣味

無い時間を縫ってみるお笑い番組．

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