プロテアーゼ・リガンド複合体の動的構造解析に基づく阻害剤のデザイン

• Project/Area Number: 11169239
• 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): 木村 徹 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (70204980)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 2000: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1999: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• 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 / HIVプロテアーゼ / コンフォメーション / 酵素活性中心

Research Abstract

我々は,基質遷移状態概念に基づいて論理的に,KNI-272をはじめとする一連の高活性のHIVプロテアーゼ阻害剤をデザインした.この方法をさらに発展させて,プロテアーゼとそのアナログを固相法により化学合成を行い,基質や阻害剤と複合体を形成して相互作用の解析をX線結晶解析,NMR,分子モデリングなどの手段を用いて行った.酵素・阻害剤複合体形成は,従来鍵と鍵穴のような固定物として捕えらててきたが,コンフォメーション変化という動的観点で解析を進めることにより,HIVプロテアーゼ阻害剤KNI-529が,HIVプロテアーゼとの複合体中で解離することなしに配向を反転させているという興味ある事実を発見した.
さらに酵素と阻害剤の相互作用に関する分子認識に基づいた阻害剤の構造活性相関研究を行い,KNI-272に対して感受性の低下したHIVプロテアーゼに対して阻害活性を示すKNI-764を見いだした.耐性克服の可能性を有するKNI-764と,野生型及び変異HIVプロテアーゼとの相互作用の熱力学的解析を行ったところ,KNI-764が両酵素に極めて高い親和性を有していた.これは,KNI-764中の,酵素との相互作用に関与する部位にflexible structural elementsが存在することを示している.

Research Products

• [Publications] 木曽良明: "薬剤耐性をいかに克服するか-分子認識に基づく耐性克服エイズ治療薬のデザインと開発を例として-."臨床と微生物. 28・1. 65-72 (2001)
• [Publications] Hikaru Matsumoto: "Synthesis and biological evaluation of prodrug-type anti-HIV agents : Ester conjugates of carboxylic acid-containing dipeptide HIV protease inhibitors and a reverse transcriptase inhibitor."Bioorganic & Medicinal Chemistry. 9・2. 417-430 (2001)
• [Publications] Hikaru Matsumoto: "Controlled drug rlease : new water-soluble prodrugs of an HIV protease inhibitor."Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 11・4. 605-609 (2001)
• [Publications] A.Velazquez-Campoy: "Thermodynamic dissection of the binding energetics of KNI-272, a potent HIV-1 protease inhibitor."Protein Science. 9・9. 1801-1809 (2000)
• [Publications] Tsutomu Mimoto: "Structure-activity relationship of orally potent tripeptide-based HIV proteae inhibitors containing hydroxymethylcarbonyl isostere."Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 48・9. 1310-1326 (2000)
• [Publications] Hikaru Matsumoto: ""Double-drugs"-A new class of prodrug forms of an HIV protease inhibitor conjugated with a reverse transcriptase inhibitor by a spontaneously cleavable linker."Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 10・11. 1227-1231 (2000)
• [Publications] 木曽良明: "ウイルス感染症との戦い-現状と21世紀への展望-.II各論.12.AIDS.4)HIVプロテアーゼ阻害剤."医薬ジャーナル社. 500 (2000)
• [Publications] Estuko Kato: "Determination of the Rats of Monomer Interchange in a Ligand-Bound Homodimeric Protein for NOESY Cross Peaks:Application to the HIV Protease/KIN-529 Complex"J.Amer.Chem.Soc.. 121・11. 2607-2608 (1999)
• [Publications] Tsutomu Mimoto: "Structure-activity relationship of small-sized HIV protease inhibitors containing allophenyl-norstatione"J.Med.Chem.. 42・10. 1789-1802 (1999)
• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Small Dipeptide-Based HIV Protease Inhibitors Containing the Hydroxymethylcarbonyl Isostere as an Ideal Transition-State Mimic"Biopolymers. 51・1. 59-68 (1999)
• [Publications] Kenichi Akaji: "Total synthesis of thiangazole"Tetrahedron. 55・35. 10685-10694 (1999)
• [Publications] Yoshiaki Kiso: "Design of small peptidomimetic HIV-1 protease inhibitors and prodrug forms"Letters in Peptide Science. 6・5. 275-281 (1999)
• [Publications] Yoshio Hayashi: "Structure-activity relationship studies of chloromethyl ketone derivatives for selective human chymase inhibitors"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 10・3. 199-201 (2000)
• [Publications] 木曽良明: "廣川有機薬化学実験講座第1巻―創薬指向の分子設計:第5章HIVプロテアーゼ阻害剤"廣川書店. 245 (2000)