PAD4 (Peptidylarginine Deiminase 4 / PADI4)

一行要約

好中球の核内 / 細胞質で発現するカルシウム依存性脱イミノ化酵素で、ヒストン H3 の Arg2/8/17 を citrulline へ変換する histone citrullination を介して chromatin decondensation を駆動し、Neutrophil-extracellular-traps (NET) 形成の起点酵素として機能する。GSK484 / Cl-amidine 等の小分子阻害剤で薬理学的に標的化可能であり、がん転移における NET-driven metastasis・血栓症・自己免疫疾患 (RA、SLE) の治療標的として注目される。

主要エビデンス

NET 形成の必須因子: PAD4 KO マウスは PMA / イオノマイシン / S. aureus 刺激下で NET 形成能が著しく低下し、citH3 (citrullinated histone H3) 陽性 NET を形成できない (Li et al., J Exp Med 2010)。Wang らの先行研究 (J Cell Biol 2009) で PADI4 が H3 citrullination による heterochromatin decondensation を駆動することが示され、NET 起点酵素としての位置づけが確立した。

がん転移における役割: Park ら (Sci Transl Med 2016) は乳癌肺転移モデルで neutrophil 由来 NET が dormant CTC を awakening させ、GSK484 による PAD4 阻害が転移を抑制することを示した。Albrengues et al. Science 2018 は炎症 / 喫煙誘発 NET が休眠 disseminated tumor cell を覚醒させる経路を laminin-integrin α3β1 シグナルで説明し、PAD4 阻害の治療的意義を裏付けた。

血栓症との関連: cancer-associated thrombosis (CAT) において circulating citH3 / MPO-DNA 複合体が血清 NET marker として上昇し、PAD4 が NETosis driven thrombosis (immunothrombosis) の central enzyme として機能する。

メカニズム

PAD4 はカルシウム結合により活性化し、ヒストン H3 / H4 の arginine 残基を citrulline へ変換 (脱イミノ化)。citrullinated histone は DNA との静電相互作用が弱まり chromatin decondensation を促進。並行して MPO (MPO) と neutrophil elastase (NE) が核に移行して chromatin processing に関与し、最終的に decondensed chromatin が好中球から細胞外に放出されて NET を形成する。CitH3 は血清 / 組織での NET formation の標準 marker として ELISA / IHC で測定される。

PAD4 inhibitor の薬理学的階層:

  • GSK484: PAD4 選択的、低マイクロモル IC50、転移抑制マウスモデルで使用
  • Cl-amidine / BB-Cl-amidine: PAD family 汎阻害、in vivo proof-of-concept 段階
  • 臨床応用は前臨床段階、自己免疫 / がん補助療法として開発進行中

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