高選択性抗真菌剤開発を目的とする真菌ラノステロ-ル脱メチル化酵素の構造解析

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03671075
• Research Institution: Mukogawa Women's University
• Principal Investigator: 吉田 雄三 武庫川女子大学, 薬学部, 助教授 (70085281)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青山 由利 武庫川女子大学, 薬学部, 助手 (00158718)
• Keywords: ステロ-ル代謝 / 抗真菌剤 / シトクロムP450 / ラノステロ-ル脱メチル化酵素 / アゾ-ル化合物 / 酵母

Research Abstract

酵母のラノステロ-ル14ー脱メチル化酵素をモデルとして、基質であるラノステロ-ルの側鎖部分に置換基を導入した誘導体との相互作用を解析し、以下の成果を得た。すなわち、酵母の酵素は基質側鎖末端部分の構造変化に敏感であり、24位の二重結合を飽和しただけで基質の親和性が著しく低下した。しかし、24位にメチレンを導入した誘導体は本来の基質であるラノステロ-ルに匹敵する活性を有していた。この事実は、24ーメチレンジヒドロラノステロ-ルが糸状菌の14ー脱メチル化酵素に対する天然の基質であることと関連して興味深い。また、上記の結果を動物の14ー脱メチル化酵素と比較するため、ラット肝臓ミクロゾ-ムの酵素を用いて同様の実験を行ったところ、酵母の酵素とは逆に、24位の二重結合の飽和による活性の低下より、24位へのメチレンの導入による活性低下が著しかった。この結果は、真菌と動物の14ー脱メチル化酵素が基質側鎖末端の構造に対して異なる認識性を有する、すなわち、側鎖末端と相互作用する基質結合部位の構造が真菌と動物の酵素では異なっていることを示すものである。
酵母の14ー脱メチル化酵素に対して高い親和性を示すために必要なアゾ-ル系抗真菌剤の構造に関する情報を蓄積する目的で、立体異性体を持つアゾ-ル化合物や置換基の構造を系統的に変化させたアゾ-ル誘導体を選び、それらによる酵素活性阻害の強さを解析した。解析に用いた化合物は、パクロブトラゾ-ル、AFKーシリ-ズ(花王)、SSFー109(シオノギ)などであったが、いずれの化合物においても酵母の14ー脱メチル化酵素の阻害には立体選択性が認められた。これらの知見は、アゾ-ル誘導体が酵素に高い親和性を示すためには、アゾ-ル基と疎水性置換基の幾何学的な配置が酵素のヘム鉄と基質結合部位の空間配置に一致することが必要であるという我々の仮説を支持するものである。

Research Products

• [Publications] Aoyama,Y.,Yoshida,Y.Sonoda,Y.,Sato,Y.: "Role of the Side Chain of lanosterol in Substrate recognition and Catalytic activity of lanosterol 14α-demethylase (cytochrome P-450 14DM)of yeast" Biochim.Biophys.Acta. 1081. 262-266 (1991)
• [Publications] Aoyama,Y.,Yoshida,Y.: "Different substrate Specificities of lanosterol 14α-demethylase(P-450 14DM)of Saccharomyces cerevisiae and rat liner for 24-methylene-24,25-dihydrolanosterol and 24,25-dihydro lanostrerol" Biochem.Biophys.Res.Commun.178. 1064-1071 (1991)
• [Publications] Yoshida,Y.,Aoyama,Y.: "Sterol 14α-demethylase and its inhibition:Structural Considerations on interaction of azole antifungal agents with lanosterol 14α-demethylase(P450 14DM)of yeast" Biochem.Soc.Trans.19. 778-782 (1991)
• [Publications] Aoyama,Y.,Yoshida,Y.: "The 4β-Methyl group of substrate does not affect the Activity of lanosterol 14α-demethylase(P-450 14DM)of yeast" Biochem.Biophys.Res.Commun.(1992)
• [Publications] Yoshida,Y.Aoyama,Y.: "Frontiers in Biotransformation Vol.4 Mierobial and Plant Cytochrome P-450" Taylor & Francis, 240 (1991)