プロスタグランジンD合成酵素の結晶構造解析と阻害剤開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12558078
• Research Institution: OSAKA BIOSCIENCE INSTITUTE
• Principal Investigator: 裏出 良博 (財)大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 研究部長 (10201360)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 豪 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (20263204) ; 江口 直美 (財)大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 副部長 (10250086) ; 早石 修 (財)大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 研究員 (40025507) ; 甲斐 泰 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029236)
• Keywords: プロスタグランジンD2 / トランスジェニックマウス / 好酸球 / Th2サイトカイン / 肥満細胞

Research Abstract

プロスタグランジン(PG)D-2は、睡眠誘発や痛覚修飾などの中枢作用を示し、同時に炎症メディエーターとして肥満細胞や免疫担当細胞から放出される。我々は、それぞれ中枢神経系と免疫担当細胞に局在し、睡眠調節や炎症反応の調節に深く関与する酵素であるマウス・リポカリン型PGD合成酵素(PGDS)およびヒト・造血器型PGDSの遺伝子組換え型酵素の結晶化に成功した。そして、高エネルギー研究所及びSPring-8放射光施設でのX線結晶回折像の収集を行い、リポカリン型PGDSは、1種類の阻害剤との複合体の結晶化に成功し、実験室系のX線発生装置を用いてX線回折像の収集を行い2.8Å分解能の初期電子密度図を得た。造血器型PGDSは、3種類の阻害剤を用いてそれぞれの複合体の結晶化に成功し、放射光でのX線結晶回折像の収集を行い1.2から1.8Åの高分解能で三次元構造座標を決定した。続いて、これら阻害剤と複合体の3次元構造座標の情報を基にコンピューターを用いて化合物データベースから酵素阻害剤の候補化合物を検索・評価し、リード化合物を設計した。合成された化合物について精製酵素を用いた阻害活性・培養細胞評価系を用いた細胞透過性と細胞レベルでの酵素阻害活性を調べ、数種の有効な化合物を見出した。さらに、複合体の結晶化に成功した造血器型PGDS阻害剤(HQL-79)の作用を、ヒト・造血器型PGDS-TGマウスの抗原誘発肺炎症モデルを用いて調べた結果、この化合物の経口投与での有効性を確認した。

Research Products

• [Publications] Kanaoka, Y.: "Structure and chromosomal localization of human and mouse genes for hematopoietic prostaglandin D synthase"Eur.J.Biochem.. 267. 3315-3322 (2000)
• [Publications] Pinzar, E.I.: "Structural basis of hematopoietic prostaglandin D synthase activity elucidated by site-directed mutagenesis"J.Biol.Chem.. 27. 31239-31244 (2000)
• [Publications] Fujimori, K.: "Transcriptinal activation of the human hematopoietic prostagalndin D synthase gene in megakaryoblastic cells"J.Biol.Chem.. 275・51. 40511-40516 (2000)
• [Publications] Urade, Y.: "Biochemical, structural, genetic, physiological, and pathophysiological features of lipocalin-type prostaglandin D synthase"Biochim.Biophys.Acta. 1482. 259-271 (2000)
• [Publications] Urade, Y.: "Prostaglandin D synthase : structure and function"Vitamins and Hormones. 58. 89-120 (2000)
• [Publications] Pinzar, E.I.: "Prostaglandin D synthase gene is involved in the regulation of non-rapid eye movement sleep"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97. 4903-4907 (2000)
• [Publications] Hirawa, N.: "Urinary prostaglandin D synthase (β-trace) excretion increase in the early-stage of diabetes mellitus"Nephron. 87. 321-327 (2001)
• [Publications] Inoue, T.: "Serum prostaglandin D synthase level after coronary angioplasty may predict occurrence of restenosis"Thromb Haemost. 85(1). 165-170 (2001)
• [Publications] Ueno, N.: "Coupling between cyclooxygenase, terminal prostanoid synthase, and phospholipase A2"J.Biol.Chem.. 276. 34918-34927 (2001)
• [Publications] Diaz, B.: "Regulation of prostaglandin endoperoxide synthase-2 and IL-6 expression in mouse bone marrow-derived mast cells by exogenous but not endogenous prostanoids"J Immunol. 168,3. 1397-1404 (2002)
• [Publications] Fujitani, Y.: "Pronounced eosinophilic lung inflammation and Th2 cytokine release in human liocalin-type prostaglandin D synthase transgenic mice"J Immunol. 0022-1767 (2002)
• [Publications] Hayaishi, O.: "Prostaglandin D2 in Sleep-wake regulation : recent progress and perspectives"The Neuroscientist. 1073-8584 (2002)