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キラル反転を伴ったサリドマイド複雑代謝システムの分子論的解明

Research Project

Project/Area Number 14J07160
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

荻野 禎之  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsサリドマイド / キラリティ / LC-MS/MS / 代謝産物網羅解析 / 量子化学計算 / タンパク質ドッキングシミュレーション / サリドマイド代謝産物 / 複雑代謝系 / 蛍光HPLC / 蛍光誘導体化 / 数理モデル / 数値計算
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、サリドマイド(TD)及び誘導体である3’-フルオロサリドマイド(FTD)とポマリドミド(PD)における代謝産物の網羅的解析と、理論計算を用いた複雑代謝系の優先経路の解析を行い、以下の成果を得た。
(1)TD, FTD, PDにおいてキラル反転・加水分解・酸化の代謝反応時間をさまざまに制御し、経時的に生成・分解する代謝産物をLC-MS/MSを用いて定量した。代謝系の階層的な進行に着目し、加水分解と酸化を受けた回数によって階層を(i,j)代謝産物と区別した。iは加水分解を、jは酸化を受けた回数である。各代謝産物について特徴的な生成・分解の時間パターンが得られ、これらはTD及び誘導体の複雑代謝系の進行を表していると考えられる。(1,0)代謝産物の酸化はTDに比べて起こりにくいことから、TDが酸化を受けてから加水分解されて(1,1)代謝産物に至る経路が優先的であることが示唆された。生成した代謝産物の吸収・CDスペクトルを測定したところ、TDとは異なるスペクトルが観測された。TD-DFT計算による結果と比較し、未代謝のTDが持つキラリティと同じ立体異性が代謝系中で保持されていることを明らかにした。
(2)CYPP450の中でTDの酸化に関わる2C19と3A4と基質となるTD関連分子のドッキングシミュレーションを行った。その結果2C19ではTDと最も強い結合が予測され、(1,0)代謝産物ではTDと比較して5-10倍弱い結合が予測された。(2,0)代謝産物ではさらに弱い結合となり、加水分解が進むにつれて2C19との結合が弱くなることが示された。3A4でも類似した傾向が見られた。DFT計算によると、TDと三種類のOH-TDが加水分解する反応のエネルギー障壁ではおよそ17-18 kcal/molの違いが生じていることが明らかとなった。
これらの内容を論文にまとめ、現在投稿・査読中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Self-disproportionation of enantiomers of thalidomide and its fluorinated analogue via gravity-driven achiral chromatography: mechanistic rationale and implications2015

    • Author(s)
      Mayaka Maeno, Etsuko Tokunaga, Takeshi Yamamoto, Toshiya Suzuki, Yoshiyuki Ogino, Emi Ito, Motoo Shiro, Toru Asahi, Norio Shibata
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 6 Issue: 2 Pages: 1043-1048

    • DOI

      10.1039/c4sc03047h

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Model of complex chiral drug metabolic systems and numerical simulation of the remaining chirality toward analysis of dynamical pharmacological activity2015

    • Author(s)
      Yoshiyuki Ogino, Toru Asahi
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 373 Pages: 117-131

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2015.03.011

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Modeling of multiple dimensional metabolism of chiral thalidomide and microscopic interaction with pharmacological receptor2015

    • Author(s)
      Yoshiyuki Ogino, Toru Asahi
    • Organizer
      2015 Joint Meeting of JSMB and CJK Colloquium on Mathematical Biology
    • Place of Presentation
      同志社大学今出川キャンパス
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サリドマイド骨格分子が示す複雑代謝挙動の実験・理論的解析2015

    • Author(s)
      荻野禎之、田中真人、柴田哲男、朝日透
    • Organizer
      シンポジウム モレキュラー・キラリティー2015
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス
    • Year and Date
      2015-06-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Chiroptical and theoretical study on the complex systems in thalidomide metabolism and chiral inversion2014

    • Author(s)
      Yoshiyuki Ogino, Masahito Tanaka, Norio Shibata, Toru Asahi
    • Organizer
      26th International Symposium on Chiral Discrimination
    • Place of Presentation
      プラハ、チェコ
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-07-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental and theoretical analyses for molecular behavior of thalidomide-related chiral drugs: toward a comprehensive understanding of complex metabolic systems2014

    • Author(s)
      Yoshiyuki Ogino
    • Organizer
      Open Eye JCUP V workshop
    • Place of Presentation
      東京、日本
    • Year and Date
      2014-06-05 – 2014-06-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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