変異HIVに対する阻害剤のデザインとウイルス病原性の分子機構解明への展開

• Project/Area Number: 08269225
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤路 健一 京都薬科大学, 薬学部, 助教授 (60142296)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 1996: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: HIVプロテアーゼ阻害剤 / 酵素阻害剤複合体 / 基質遷移状態誘導体 / ペプチド合成 / コンフォメーション解析 / NMR / 構造規制 / 抗エイズ薬

Research Abstract

我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した.本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として期待されている.
そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した論理的分子設計をおこなった.
また,変異HIVおよびHIV-2は,それらのプロテアーゼの酵素活性は低く,更に変異HIVの感染性が低いという報告や,HIV-2の病原性が低いという報告もある.これらのことは,低酵素活性が感染性低下のひとつの原因と見なすことができ,ウイルス病原性分子機構解明へ酵素の化学構造レベルからのアプローチを試みた.
1.我々が開発し,現在米国NIHで臨床研究を進めているキノスタチン(KNI)-272に対する感受性低下ウイルスを同定し,そのプロンテアーゼのアミノ酸配列に基づいて変異酵素を化学合成した.また本酵素に含まれるシステインをイソスリックなアミノ酸に変換した誘導体を合成し酵素活性を検討した.
2.この変異酵素と抗エイズ薬との相互作用をNMRにより解析し溶液中での活性型コンフォメーションを考察した.酵素と阻害剤の相互作用に水分子が重要な役割を果たすことがわかった.更に,溶液中で阻害剤が活性型コンフォメーションに構造規制されていることが証明された.

Research Products

• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Design and synthesis of substrate-based peptidomimetic HIV protease inhibitors containing the hydroxymethylcarbonyl isostere." Biopolymers. 40・2. 235-244 (1996)
• [Publications] 木曽良明: "AIDS治療薬としてのHIVプロテアーゼ阻害薬-変異ウイルスと人類の共生は可能か-." 医学のあゆみ. 177・13. 962-968 (1996)
• [Publications] Yun-Xing Wang: "Solution NMR Evidence That the HIV-1 Protease Catalytic Aspartyl Groups Have Different Ionization States in the Complex Formed with the Asymmetric Drug KNI-272." Biochemistry. 35・31. 9945-9950 (1996)
• [Publications] Yasushi Ohno: "Solution conformations of KNI-272,a tripeptide HIV protease inhibitor designed on the basis of substrate transition state : Determined by NMR spectroscopy and simulated annealing calculations." Bioorg.Med.Chem.4・9. 1565-1572 (1996)
• [Publications] Yun-Xing Wang: "Bound water molecules at the interface between the HIV-1 protease and a potent inhibitor,KNI-272,determined by NMR." J.Am.Chem.Soc.118・49. 12287-12290 (1996)
• [Publications] A.Kiriyama: "Binding characteristics of KNI-272 to plasma proteins,a new potent tripeptide HIV protease inhibitor." Biopharmaceut.Drug Disp.17・9. 739-751 (1996)