アルケン型ペプチド結合等価体の二次構造特性の解明と創薬展開

• Project/Area Number: 23K27292
• Project/Area Number (Other): 23H02601 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related; Basic Section 47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related; Sections That Are Subject to Joint Review: Basic Section47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related , Basic Section47050:Environmental and natural pharmaceutical resources-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 鳴海 哲夫 静岡大学, 工学部, 准教授 (50547867)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: アルケン型ペプチド結合等価体 / ヘリックス構造 / β-シート構造 / HBV / アミロイド / バイオイオスター（生物学的等価体） / α-ヘリックス構造

Outline of Research at the Start

本研究では、中分子ペプチド創薬に有用なアルケン型ペプチド結合等価体（ADI）を基盤とする創薬研究を推進する。具体的には、アルケン上に種々の置換基を有するADIを創薬テンプレートとなるペプチド二次構造に適用し、各等価体の二次構造を誘起・安定化する能力を解明し、それらの知見を最大限活用することで、B型肝炎やアミロイドーシスの創薬に資するペプチドミメティックを創出する研究課題である。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ペプチド二次構造に種々のADIを応用することで, それぞれのADIが二次構造を誘起・安定化する能力の解明を目指した。

-α-ヘリックス構造に適したADIを明らかにするために、結晶性に優れ、詳細な構造解析が期待できるヘリックスペプチドLLXLLLL（X = Ac5c）のAc5c-Leuペプチド結合を種々のADIに置換したヘリックスミミックの合成研究を進めた。以前の研究ではラセミ合成であったAc5c-Leu型CADI（クロロアルケン型ADI）の立体選択的合成法を開発した。また、アジリジン環形成段階の遷移状態を解析したところ、塩素原子の非共有電子対（Lp）と硫黄-炭素結合の反結合性軌道間に働くn(Cl)→σ*(S-C)相互作用が選択性発現に重要であることが明らかになった。あわせて、Ac5c-Leuペプチド結合を(Z)-フルオロアルケン骨格に置換したFADI（フルオロアルケン型ADI）の立体選択的合成法も開発した。また、合成したそれぞれのADIはペプチド鎖に導入できることを確認した。

-β-シート構造に適したADIを明らかにするために、逆平行β-シート構造を形成する結晶性AβペプチドKLVFFAEのPhe-Pheペプチド結合を種々のADIに置換したβ-シートミミックの合成研究を進めた。これまでに報告した合成法をもとに、CADI型およびFADI型ミミックの合成に成功した。また、カルボニル酸素等価体を持たないEADIの改良合成法を開発し、本合成法を用いてEADI型ミミックの合成にも成功した。さらに7残基のβシートペプチドにCADIを応用したCADI型ミミックは、対応するFADI型ミミックに比べ、βシート性が高いことが示唆され、アルケン上の置換基がペプチド二次構造に大きく影響することが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ADIの二次構造特性を精査するモデルペプチドの立体選択的合成法を開発し、それぞれの配列に対応する種々のADIの合成に成功している。また、β-シートミミックについては、ペプチドミメティックの合成にも成功し、R6年度に予定していた構造解析を前倒しで進めている。以上のことから、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

合成した種々のADIをヘリックスペプチドに応用したペプチドミメティックを合成し、α-ヘリックス構造に適したADIを明らかにする。R7年度に予定している応用研究を視野に入れ、予察研究で見出したHBVのカプシド多量体形成を阻害するペプチドのアラニンスキャンによって阻害活性に重要なアミノ酸を同定し、ペプチダーゼ処理や構造解析を行い、ADIを導入する配列を決定する。

合成したADI含有βシートミミックの分子構造をCD測定やX線結晶構造解析により明らかにし、βシート構造に適したADIを明らかにする。また、R7年度に予定している応用研究を視野に入れ, 各β-シートミミックのアミロイド線維形成能も解析する。

Research Products

• [Journal Article] Amide-to-chloroalkene substitution for overcoming intramolecular acyl transfer challenges in hexapeptidic neuromedin U receptor 2 agonists (2024)
  • Author(s): Narumi Tetsuo、Toyama Daichi、Fujimoto Junko、Kyan Ryuji、Sato Kohei、Mori Kenji、Pearson James T.、Mase Nobuyuki、Takayama Kentaro
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 60 Issue: 26 Pages: 3563-3566
  • DOI: 10.1039/d3cc06197c
  • Peer Reviewed
• [Presentation] α,α-二置換アミノ酸含有クロロアルケンジペプチドイソスターの立体選択的合成法の開発 (2024)
  • Author(s): 宮田 陽伊、竹尾 沙優里、駿河 唯、佐藤 浩平、間瀬 暢之、鳴海 哲夫
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] 遠隔不斉誘起型アルキル化反応によるXaa-Asp型クロロアルケンジペプチドイソスターの高立体選択的合成法の開発 (2024)
  • Author(s): 竹田 実央、飯尾 智裕、外山 大地、佐藤 浩平、鳴海 哲夫、間瀬 暢之
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] 主鎖改変を基盤とする中分子ペプチド創薬：アルケン型ペプチド結合等価体２.０ (2024)
  • Author(s): 鳴海哲夫
  • Organizer: 神戸学院大学薬学部特別セミナー
  • Invited
• [Presentation] Identification of Anti-HBV Peptide Inhibitors Derived from HBV Core Protein (2023)
  • Author(s): Kazutoshi Kawahara, Junko Fujimoto, Sayuri Takeo, Kohei Sato, Kenji Nakashima, Nobuyuki Mase, Tetsuro Suzuki, Tetsuo Narumi
  • Organizer: ICGST2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ペプチド結合のそっくりさん (2023)
  • Author(s): 鳴海哲夫
  • Organizer: 薬と社会の探訪（徳島大学薬学部）
  • Invited
• [Presentation] IDENTIFICATION OF ANTI-HBV PEPTIDE INHIBITORS BASED ON HBV CORE PROTEIN (2023)
  • Author(s): Kazutoshi Kawahara, Sayuri Takeo, Junko Fujimoto, Kohei Sato, Kenji Nakashima, Nobuyuki Mase, Tetsuro Suzuki, Testuo Narumi
  • Organizer: 第60回ペプチド討論会
• [Presentation] 等価置換に立脚した化学空間の開拓 (2023)
  • Author(s): 鳴海哲夫
  • Organizer: 東京医科歯科大学第259回 IBBセミナー
  • Invited
• [Presentation] アルケンジペプチドイソスターを導入したアミロイドペプチドミミックの創製と二次構造解析 (2023)
  • Author(s): 榊原あい, 飯尾智裕, 佐藤浩平, 間瀬暢之, 鳴海哲夫
  • Organizer: 第69回日本薬学会東海支部総会・大会
• [Presentation] Potential of Chloroalkene as Amide Bond Isostere (2023)
  • Author(s): Tetsuo Narumi
  • Organizer: RICT2023 (57th International Conference of Medicinal Chemistry)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] HBV カプシドの粒子形成を阻害するペプチド性阻害剤の創製 (2023)
  • Author(s): 河原和寿, 藤本准子, 中島謙治, 竹尾沙優里, 佐藤浩平, 間瀬暢之, 鈴木哲朗, 鳴海哲夫
  • Organizer: 第69回日本薬学会東海支部総会・大会