DNAポリメラーゼβとその新規特異的阻害天然物の結合の立体構造的研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12780442
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 水品 善之 東京理科大学, 理工学部, 助手 (20307705)
• Keywords: DNAポリメラーゼβ / 特異的阻害物質 / 分子プローブ / 立体構造解析 / 有機化学合成 / DNA複製・修復 / 長鎖脂肪酸 / 糖脂質

Research Abstract

酵素蛋白質であるDNAポリメラーゼβ(pol.β)・8kDaドメインとその選択的阻害物質の結合について、立体構造的に解析するために、蛋白質と阻害物質を大量に供給できるようにした。
蛋白質については、pol.β・8kDaドメイン遺伝子を導入した大腸菌を培養して、発現させた蛋白質を精製するが、精製効率を高めるためにHis-tagをN-末側に導入して遺伝子を改変させることにより、キレートカラムでの簡便な精製方法の確立に成功した。
一方、強力なDNAポリメラーゼ阻害物質として見出された糖脂質(Sulfo-quinovosyl-acyl-glycerol)の有機化学合成に成功した。さらに糖脂質の単糖部分および脂肪酸部分の種類を変えることにより、さまざまな類似物質を合成できるようになった。糖とグリセロールの結合には立体異性が生じるが、天然型のα体の他にも非天然型のβ体の合成にも成功した。これらさまざまな合成糖脂質のDNAポリメラーゼの阻害試験を実施した結果、単糖の種類による阻害の強さは影響ないこと.脂肪酸鎖が長くなるほど阻害が強くなること、脂肪酸が2分子であるSulfo-quinovosyl-diacyl-glycerol(SQDG)の方が、脂肪酸が1分子であるSulfo-quinovosyl-monoacyl-glycerol(SQMG)よりも阻害が強いこと、阻害には糖の6位にある硫酸基が必須であること、などを見出した。
平成13年度はpol.β・8kDaドメインと阻害物質を混合させた溶液を2次元(^1H-15N HMQC)NMR測定することにより、8kDaドメインの各アミノ酸残基のクロスピーク変化を解析する。糖脂質は直鎖脂肪酸単独よりもpol.βを10倍以上強く阻害するため、糖脂質と脂肪酸の8kDaドメインへの結合様式の違いから阻害の強さとの相関を考察する。

Research Products

• [Publications] 菅原二三男: "Approach of Chemical Biology : A Case Study on Sulfolipids"Bull.Marine Biomed,Inst.,Sapporo Med.Univ.. 4. 7-18 (1999)
• [Publications] 水品善之: "Mode Analysis of a Fatty Acid Molecule Binding to the N-terminal 8-kDa Domain of DNA Polymerase β"J.Biol.Chem.. 274・36. 25599-25607 (1999)
• [Publications] 太田慶祐: "Studies on a novel DNA polymerase inhibitor groups, synthetic sulfoquinovosylacylglycerols : inhibitory action on cell proliferation"Mutation Research. 467. 139-152 (2000)
• [Publications] 花島慎弥: "Structural determination of sulfoquinovosyldiacylglycerol by chiral syntheses"Tetrahedron Letters. 41. 4403-4407 (2000)
• [Publications] 花島慎弥: "Structure-Activity Relationship of a Novel Group of Mammalian DNA Polymerase Inhibitors, Synthetic Sulfoquinovosylacylglycerols"Jpn.J.Cancer Res.. 91. 1073-1083 (2000)
• [Publications] 水品善之: "長鎖脂肪酸はどのように哺乳動物DNAポリメラーゼβを阻害するか"化学と生物(日本農芸化学会). 38・10. 684-692 (2000)
• [Publications] Y.Matsumoto: "A Novel Immunosuppressive Agent, SQDG, Derived From Sea Urchin"Transplantation Proceedings. 32. 2051-2053 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Novel anti-inflammatory compounds from Myrsine Seguinii, terpeno-benzoic acids, are inhibitors of mammalian DNA polymerases"Biochemica et Biophysica Acta. 1475. 1-4 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Mode analysis of binding of fatty acids to mammalian DNA polymerases"Biochemica et Biophysica Acta. 1486. 211-218 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Epolactaene, a Novel Neuritogenic Compound in Human Neuroblastoma Cells, Selectively Inhibits the Activities of Mammalian DNA Polymerases"Biochem,Biophys,Res.Commun.. 273. 748-788 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Novel terpenoids inhibit both DNA polymerase and DNA topoisomerase"Biochem,J.. 350. 757-763 (2000)
• [Publications] 水品善之: "The biochemical mode of inhibiton of DNA polymerase β by α-rubromycin"Biochemica et Biophysica Acta. 1523. 172-181 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Structure of Lithochalic Acid Binding to the N-terminal 8-kDa domain of DNA polymerase β"Biochemistry. 39. 12606-12613 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Dehydroaltenusin, a Mammalian DNA polymerase α Inhibitor"J.Biol.Chem.. 275. 33957-33961 (2000)
• [Publications] 水品善之: "Structural Homology Between DNA Binding Site of DNA polymerase β and DNA Topoisomerase II"J.Mol.Biol.. 304. 385-395 (2000)
• [Publications] 花島慎弥: "Synthesis of Sulfoquinovosylacylglycerols, Inhibitors of Eukaryotic DNA polymerase α and β"Bioorganic & Medicinal Chemistry. 9. 367-376 (2001)