Enhancement of drug discovery of NTDs based on in silico computer-based modeling technologies

• Project/Area Number: 25870222
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Life / Health / Medical informatics; Drug development chemistry
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: SEKIJIMA MASAKAZU 東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (80371053)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 創薬 / ハイパフォーマンスコンピューティング / 生体生命情報学 / バイオインフォマティクス / ケモインフォマティクス / スーパーコンピュータ / ドッキングシミュレーション / 分子動力学シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

Chagas’ disease, African trypanosomiasis, and leishmaniasis are some examples of neglected tropical diseases (NTDs), and are transmissible zoonotic diseases caused by the parasitic protozoan Trypanosoma. To facilitate new drug development for Chagas' disease and other trypanosomiases caused by Trypanosoma, we exploited a database to narrow down on potential drug target proteins, proposed for drug candidates by molecular dynamics simulation and docking simulation, and evaluated them by in vitro assays.
We successfully obtained active compounds with IC50 values of the 10 μM order against SRM selected by narrowing down using iNTRODB. The MD simulations on the supercomputer identified hit compounds that could not be found by docking on the X-ray structure. We intend to conduct further studies including determination of trypanocidal activity of the compounds obtained herein.

Research Products

• [Journal Article] Application for evaluating and visualizing the sequence conservation of ligand-binding sites (2015)
  • Author(s): N. Yasuo and M. Sekijima
  • Journal Title: IPSJ Transaction on Bioinformatics Volume: 8
  • NAID: 130005087634
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure based approach for understanding organism specific recognition of protein-RNA complexes (2015)
  • Author(s): R. Nagarajan, S. Pankaj Chothani, C. Ramakrishnan, M. Sekijima, and M. M. Gromiha
  • Journal Title: Biology Direct Volume: 10(8) Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1186/s13062-015-0039-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 方向性を持たせたグラフ構造変換による仮想化合物ライブラリの構築の研究 (2015)
  • Author(s): 吉川舜亮，安尾信明，吉野龍ノ介，関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会第41回バイオ情報学研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-03-20
• [Presentation] 配列相同性に基づくタンパク質のリガンド結合候補部位の評価 (2015)
  • Author(s): 安尾信明，関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会第41回バイオ情報学研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-03-20
• [Presentation] タンパク質立体構造中のリガンド結合候補部位における配列保存性評価手法の開発 (2015)
  • Author(s): 安尾信明，関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会第77回全国大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-19
• [Presentation] 多段階グラフ拡張による仮想化合物ライブラリ構築の研究 (2015)
  • Author(s): 吉川舜亮，安尾信明，吉野龍ノ介，関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会第77回全国大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-19
• [Presentation] 残基との相互作用エネルギーに基づくドッキングシミュレーション結果の絞り込み (2015)
  • Author(s): 宮津知美，安尾信明, 関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会第77回全国大会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-03-17 – 2015-03-19
• [Presentation] Discovery of dengue virus protease inhibitors and their inhibitionmechanism through docking simulation (2014)
  • Author(s): 千葉峻太朗, 萩原陽介, 大野一樹, 本坊和也, 折田正弥, 関嶋政和
  • Organizer: 第55回日本熱帯医学会大会・第29回日本国際保健医療学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京女子医科大学・国際医療協力研修センター
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [Presentation] Development of a novel anti trypanosoma drug (2014)
  • Author(s): R. Yoshino, N. Yasuo, Y. Hagiwara, K. Ohno, I. Namatame, M. Orita, M. Sekijima
  • Organizer: CBI学会2014年大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-30
• [Presentation] 結合自由エネルギー予測を用いたクリアランス経路予測の改善に関する研究 (2013)
  • Author(s): 齊藤有紀，石田貴士，関嶋政和，秋山 泰
  • Organizer: 情報処理学会 第34回バイオ情報学研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学
• [Presentation] FMO法を用いた抗dengue virus薬の創薬標的蛋白質と既知化合物間の相互作用解析 (2013)
  • Author(s): 吉野龍ノ介，安尾信明，千葉峻太朗，萩原 陽介， 大野一樹，折田正弥，関嶋政和
  • Organizer: 第54回日本熱帯医学会大会
  • Place of Presentation: 長崎
• [Presentation] 分子動力学シミュレーションで探る阻害剤結合によって誘起されるdengue virusプロテアーゼの特徴的な構造 (2013)
  • Author(s): 千葉峻太朗，萩原 陽介， 大野一樹，折田正弥，関嶋政和
  • Organizer: 54回日本熱帯医学会大会
  • Place of Presentation: 長崎
• [Presentation] FMO 法を用いた抗トリパノソーマ候補薬と標的蛋白質間の相互作用解析 (2013)
  • Author(s): 吉野 龍ノ介, 安尾信明, 萩原陽介, 大野一樹, 折田正弥, 井上将行, 原田繁春, 本間光貴, 稲岡健, 北潔, 関嶋政和
  • Organizer: 情報処理学会 第36回バイオ情報学研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Remarks] VISCO
  • URL: http://www.bio.gsic.titech.ac.jp/visco.html