糖非発酵グラム陰性細菌由来ジペプチド産生酵素の創薬分子基盤

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08322
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 阪本 泰光 岩手医科大学, 薬学部, 助教 (00349036)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: DPP / 抗菌薬 / 糖非発酵グラム陰性桿菌

Outline of Annual Research Achievements

糖非発酵グラム陰性桿菌（NFGNR）のペプチド代謝に重要なジペプチド産生酵素群の構造生物学的研究を通じた創薬研究を進めている。
１．各種DPPの発現、精製、結晶化について: 多剤耐性菌及び歯周病菌由来のDPP群７種の発現系及び精製条件を確立し、結晶化スクリーニングを進めている。結晶化スクリーニングの一部については、高エネルギー加速器研究機構の自動結晶化ロボットを使用することとIn situでの回折実験を併用することによって、複合体結晶の結晶化条件の最適化の短縮化を行った。
２．インシリコスクリーニングによる化合物探索: 歯周病菌由来DPP11の立体構造と大阪大学の配布しているLigandBox（200万個の化合物データベース）を用いて、AutoDock Vinaによるインシリコスクリーニングを実施した。そのうち、計算上のBinding Affinityを参考にして13種類の化合物を選び、活性測定を実施した。そのうち、70％以上の阻害率を示すものが２種、90％以上の阻害率を示すものが１種と阻害化合物のシード化合物となりうる化合物を得ることができた。
３．各種化合物との共結晶化と結晶構造解析: 歯周病菌由来ペプチド分解酵素及び類縁酵素の複合体結晶を用いて、大型放射光施設（SPring-8 BL41XU, BL44XU, PF BL17A, BL1A）にて80セット以上の回折強度データを収集した。上記インシリコスクリーニングで得られた化合物との共結晶からは1.44A分解能の回折強度データを収集した。多種の化合物やペプチドとDPP群との複合体の回折強度データ収集に成功し、阻害化合物の設計・最適化に向けた知見が得られつつある。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

各種DPPと化合物複合体について、多くの回折強度データと複合体構造が得られ化合物設計及び最適化を共同研究者と進めている。さらに、複合体構造に基づいて設計及び最適化した化合物の阻害活性評価を行い、当初の計画以上に進展している。
一部の化合物については平成29年度に実施予定だった抗菌活性評価を実施した。

Strategy for Future Research Activity

大阪大学生体超分子ビームライン、大阪大学蛋白質研究所共同研究員に採択され、結晶化及び放射光利用の支援を受けX線結晶構造解析を実施している。また、2017年度からは、高エネルギー加速器研究機構の共同利用実験課題に採択され、これらの制度を利用して、化合物との複合体の構造解析と構造最適化、阻害活性評価のサイクルを回して創薬研究を進める。一方、化合物複合体の結晶化スクリーニングとして活用していた高エネルギー加速器研究機構の自動結晶化ロボットの利用が創薬等支援技術基盤プラットフォームの終了に伴い一旦利用できなくなるため、後継プロジェクトである創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業への応募を行い、支援を受けられるようにする必要がある。

Causes of Carryover

研究者の責務ではない事務処理遅延により、次年度使用額が生じているため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実際には、全額使い切っているため次年度使用額の使用計画はたてられない。

Research Products

• [Journal Article] 糖非発酵グラム陰性細菌由来新規ジペプチド産生酵素の構造と機能 (2016)
  • Author(s): 阪本泰光、野中孝昌、鈴木義之、小笠原渉、田中信忠
  • Journal Title: 日本結晶学会誌 Volume: 58 Pages: 221-227
  • DOI: http://doi.org/10.5940/jcrsj.58.221
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal Structure of Dipeptidyl Peptidase 11 from Porphyromonas gingivalis: the Molecular Basis of Substrate Specificity among the Family S46 Peptidases (2016)
  • Author(s): Sakamoto Y, Tanaka N
  • Journal Title: Photon Factory Highlights Volume: 2015 Pages: 56-57
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 糖非発酵グラム陰性細菌由来ペプチド分解酵素の結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): ◯六本木沙織、館岡千佳、鈴木義之、伊藤康弘、藤本真友、森澤さおり、飯塚一平、小笠原渉、田中信忠、阪本泰光、野中孝昌
  • Organizer: 日本薬学会第137回年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] 糖非発酵グラム陰性細菌由来ジペプチジルアミノペプチダーゼ4の結晶構造解析 (2017)
  • Author(s): ◯六本木沙織、館岡千佳、鈴木義之、伊藤康弘、藤本真友、森澤さおり、飯塚一平、小笠原渉、田中信忠、阪本泰光、野中孝昌
  • Organizer: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] Crystal structure analysis of bacterial dipeptidyl aminopeptidase IV (2016)
  • Author(s): ◯Roppongi, S., Tateoka, C., Suzuki, Y., Fujimoto, M., Morisawa, S., Iizuka, I., Kushibiki, C., Yonezawa, N., Ogasawara, W., Tanaka, N., Sakamoto, Y. and Nonaka, T.
  • Organizer: 14th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Hanoi
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal Structure of Bacterial Dipeptidyl Aminopeptidase IV Complexed with Peptide (2016)
  • Author(s): Kushibiki, C., ◯Yonezawa, N., Roppongi, S., Tateoka, C., Suzuki, Y., Fujimoto, M., Morisawa, S., Iizuka, I., Ogasawara, W., Tanaka, N., Sakamoto, Y. and Nonaka, T.
  • Organizer: 14th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Hanoi
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural Analysis of Dipeptidyl Peptidase 11 (DPP11) from Porphyromonas gingivalis (2016)
  • Author(s): ◯Sakamoto, Y., Suzuki, Y., Iizuka, I., Tateoka, C., Roppongi, S., Fujimoto, M., Inaka, K., Tanaka, H., Yamada, M., Ohta, K., Gouda, H., Nonaka, T., Ogasawara, W. and Tanaka, N.:
  • Organizer: 14th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • Place of Presentation: Hanoi
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure and Functions of Dipeptidyl peptidase 11 (DPP11) from Porphyromonas gingivalis. (2016)
  • Author(s): SAKAMOTO Yasumitsu
  • Organizer: The 2nd International Symposium Space Science of High Quality Protein Crystallization Technology
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2016-10-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 多剤耐性菌由来DPP-7を標的とする阻害剤の設計と評価 －宇宙ステーションで抗菌薬を開発する (2016)
  • Author(s): ◯櫻井有紀、日高興士、宮崎杏奈、北條恵子、六本木沙織、阪本泰光、伊藤康広、鈴木義之、小笠原渉、田中信忠、津田裕子
  • Organizer: 第66回日本薬学会近畿支部大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-10-15
• [Presentation] Enzymatic characterization of S46 peptidase from pathogenic bacteria (2016)
  • Author(s): ◯Ito, Y., Nakamura, A., Roppongi, S., Sakurai, Y., Suzuki, Y., Hidaka, K., Tsuda, Y., Sakamoto, Y., Tanaka, N. and Ogasawara, W.
  • Organizer: The 5th International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN2016)
  • Place of Presentation: Nagaoka
  • Year and Date: 2016-10-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal structure of dipeptidyl amino peptidase 11 from Porphyromonas gingivalis (2016)
  • Author(s): Sakamoto, Y., Suzuki, Y., Iizuka, I., Tateoka, C., Roppongi, S., Fujimoto, M., Inaka, K., Tanaka, H., Yamada, M., Ohta, K., Gouda, H., Nonaka, T., Ogasawara, W. and Tanaka, N.
  • Organizer: 42nd Naito Conference on "In the Vanguard of Structural Biology
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 2016-10-06
• [Presentation] 糖非発酵グラム陰性細菌由来ペプチド分解酵素の結晶化と構造解析 (2016)
  • Author(s): 阪本泰光
  • Organizer: 東北大学金属材料研究所金属材料研究所ワークショップ
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-09-26
  • Invited
• [Presentation] 糖非発酵グラム陰性細菌由来ペプチド分解酵素の構造生物学的研究 (2016)
  • Author(s): ◯六本木沙織、館岡千佳、鈴木義之、藤本真友、森澤さおり、飯塚一平、小笠原 渉、田中信忠、阪本泰光、野中孝昌
  • Organizer: 第55回日本薬学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 郡山
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] Crystal Structure of Dipeptidyl Amino Peptidase 11 (DPP11) from Periodontal Pathogen. (2016)
  • Author(s): SAKAMOTO Yasumitsu
  • Organizer: ISS R&D Conference
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2016-07-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Structure analysis of dipeptidyl peptidase 11 from Porphyromonas gingivalis. (2016)
  • Author(s): Sakamoto, Y., Suzuki, Y., Iizuka, I., Tateoka, C., Roppongi, S., Fujimoto, M., Inaka, K., Tanaka, H., Yamada, M., Ohta, K., Gouda, H., Nonaka, T., Ogasawara, W. and Tanaka, N
  • Organizer: 16th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules
  • Place of Presentation: Prague
  • Year and Date: 2016-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure-Function Relationships of S46 peptidases from Non-Fermenting Gram-Negative Rods (2016)
  • Author(s): Roppongi, S., Suzuki, I., Iizuka, I., Inaka, K., Tanaka, H., Yamada, M., Ohata, K., Nonaka, T., Ogasawara, W., Tanaka, N. and Sakamoto, Y.
  • Organizer: American Society for Microbiology
  • Place of Presentation: Boston
  • Year and Date: 2016-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] S46ペプチダーゼの構造機能相関の解明 (2016)
  • Author(s): ○伊藤康広、鈴木義之、阪本泰光、田中信忠、小笠原渉
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2016-06-07
• [Presentation] 歯周病原菌Porphyromonas gingivalis由来dipeptidyl peptidase 11の精製と機能解析 (2016)
  • Author(s): 中村彰宏、伊藤康広、鈴木義之、志田洋介、阪本泰光、田中信忠、小笠原渉
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2016-06-07
• [Remarks] ISS Award
  • URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/compelling_science_awards_2016/
• [Remarks] JAXA トピックス
  • URL: http://iss.jaxa.jp/topics/2016/07/160715.html