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: 10180232
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• 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): 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 1998: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: HIVプロテアーゼ阻害剤 / エイズ治療薬 / ペプチドミメティック / 抗ウイルス薬 / ドラッグデザイン / 薬剤耐性 / ペプチド合成 / 酵素・阻害剤複合体

Research Abstract

我々のデザイン・合成した高選択性,高活性のHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)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,標的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.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行った.
また,変異HIVおよびHIV-2は,それらのプロテアーゼ活性は低く,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.このことは,低酵素活性が感染性低下の1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行った.
HIVプロテアーゼとチオエーテル置換誘導体,ジスルフィド結合架橋結合したダイマー酵素を固相法で合成した.阻害剤は遷移状態誘導体概念に基づいてプロテアーゼに特徴的な基質の切断部位Phe-Pro(P1-P1′)のアミド結合をイソステリックな還元型[CH_2-NH],ヒドロキシエチレン型[CHOH-CH_2]等に変換した誘導体を合成した.また,低分子化も試みてジペプチド阻害剤も合成した.
合成したHIVプロテアーゼ阻害剤の合成プロテアーゼおよび誘導体に対する活性を測定し,KNI-272や,抗HIV薬として認可されているサキナビル,リトナビル,インディナビルは,野生型HIVプロテアーゼを阻害したが,合成HIVプロテアーゼ誘導体に対しては阻害作用が弱かった.一方,新規小分子型阻害剤KNI-241は,野生型,誘導体全てに対して強い阻害活性を示すという興味深い結果を得た.このことは,KNI-241が,変異HIVに対する薬剤耐性克服の道を開く可能性を持つことを示している.

Research Products

• [Publications] 木曽良明: "プロテアーゼ阻害剤とその耐性機序." 診断と治療. 86・4. 542-546 (1998)
• [Publications] 木曽良明: "エイズ治療薬としてHIVプロテアーゼ阻害剤の開発.-基質遷移状態に基づく分子設計-" 蛋白質 核酸 酵素. 43・6. 725-733 (1998)
• [Publications] Daron I.Freedberg: "Flexibility and function in HIV protease : Dynamics of the HIV-1 protease bound to the asymmetric inhibitor kynostatin 272 (KNI-272)." J.Am.Chem.Soc.120・31. 7916-7923 (1998)
• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Design and synthesis of a covalently linked HIV-1 protease dimer analog and peptidomimetic inhibitors." J.Synthetic Org.Chem.56・11. 896-907 (1998)
• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Synthesis of HIV protease analogs and inhibitors." Proc. 7th Akabori Conf. : Jpn.-Ger.Symp.Peptide Chemistry. 46-49 (1998)
• [Publications] Tooru Kimura: "A new class of anti-HIV agents : synthesis and activity of conjugates of HIV protease inhibitors with a reverse transcriptase inhibitor." Bioorg.Med.Chem.Lett.9・6. 803-806 (1999)