2018 Fiscal Year Research-status Report
薬物代謝酵素の動的構造揺らぎがリガンドおよび水分子の認識に与える影響
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17K08257
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
小田 彰史 名城大学, 薬学部, 教授 (50433511)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 薬物代謝酵素 / 分子シミュレーション / 遺伝多型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度においては、シトクロムP450 (CYP) およびジヒドロピリミジナーゼ (DHP) の分子動力学 (MD) シミュレーションを行った。これらについては野生型および変異型のシミュレーションを行い、遺伝子変異の影響でタンパク質立体構造にどのような変化が現れるかを推定した。CYP2C8およびCYP2A6、DHPについては前年度から引き続き計算を行い、変異型で基質認識部位やレドックスパートナー認識部位に変化が現れることを見出した。特に活性部位が大きく柔軟なCYP2C8と、小さく堅いCYP2A6では変異の影響も大きく異なっており、後者では活性に影響のある変異の多くが活性部位周辺にあるのに対して、前者では比較的多様な変異が起こっていることが示された。またDHPでは一残基変異が比較的大規模な構造変化を引き起こしており、特に金属原子である亜鉛周辺の構造変化が活性に大きく影響していると推測される。また、今年度より新たにCYP2A13やカルボキシエステラーゼ2 (CES2) のMDシミュレーションも開始した。これらはいずれも比較的構造的検討の進んでいない系であり、特にCES2については実験構造が得られていないタンパク質でもある。これらはいずれも実験研究者との共同研究で扱っているタンパク質で、共同研究者らが活性を精査したタンパク質である。これらのシミュレーションは現在のところ安定に進んでおり、構造的特徴の抽出が可能になるものと考えられる。また、実験研究者との共同研究でCYP2C9やCYP1A2についても簡便に構造評価を行っており、実験結果を説明するための立体構造を得ることに成功している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多種の薬物代謝酵素に対して野生型と変異型両方のシミュレーションを行っており、遺伝多型の影響が立体構造をどのように変化させたかを説明できるまで進展している。また大きく性質の異なる酵素を扱うことに成功したため、遺伝多型が薬物代謝酵素の基質認識に与える影響の推定まで可能となった。また立体構造の得られていない酵素についてもホモロジーモデリングの結果をシミュレーションにかけており、順調に進行していると考えている。さらに共同研究の進行により扱う薬物代謝酵素の種類も増加しており、特定の分子のみに留まらず様々な酵素における変異の影響の違いを比較評価できるまで進んでいる。従っておおむね研究が順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き扱う分子種を増やすことで、遺伝多型の影響をある程度分類することが可能かどうかの検討を行う。特に基質認識に関与する部位や、レドックスパートナーとの結合に関与する部位など、他の分子との結合界面に与える影響について推定する。さらには酵素と基質あるいは阻害剤との複合体構造の推定など、他の分子との相互作用をモデル化することで、酵素の変異のみに留まらず、薬物代謝システム全体に対して遺伝多型がどのような影響を及ぼすのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
一部PCパーツの価格高騰が続いており、予定通りの物品の購入が不可能となったため、安価な設備を購入することとなった。次年度使用額を用いることで次年度では当初予定の計算機を購入することが可能となるため、これを購入する予定である。
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