2019 Fiscal Year Research-status Report
The development of Glyoxalase I inhibitors as novel cancer therapeutics by in silico methods
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19K05737
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
高澤 涼子 東京理科大学, 薬学部薬学科, 准教授 (10398828)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Glyoxalase I / in silico創薬 / 制がん剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，当研究室で見出した新規scaffoldを有するGLO I阻害化合物piceatannolのin silico予測GLO I結合様式（2種類）に基づき，この2種類の結合様式を同時に満たす新規ファーマコフォアを，LigandScoutというコンピュータソフトウェアを用いて構築した．このファーマコフォアに基づき，スクリーニング化合物ライブラリの一つであるZINK lead-likeライブラリについてin silicoスクリーニングを行ったが，残念ながらファーマコフォアを満たす化合物を得ることができなかった．そこで，ナミキ商事の大規模化合物ライブラリにスクリーニング対象を変更し，現在in silicoスクリーニングを進めている．
piceatannolのGLO Iへの結合には，ベンゼン環上のシスジオール基が大きく寄与することがドッキングシミュレーションによって予測されている．そこで，上述のin silicoスクリーニングを進めている間に，GLO I阻害剤ファーマコフォアの最適化に役立つ情報を蓄積することを目的とし，植物由来天然有機化合物ライブラリを対象として，ベンゼン環上にシスジオール基をもつ化合物を選出し，in vitro酵素アッセイによってGLO I阻害能を実測評価した．その結果，新たにcaffeic acid phenethyl esterとsulfuretinという2つの化合物をGLO I阻害化合物として見出すことができた．このことからも，シスジオール基がGLO Iへの結合において重要な役割をもつことが裏付けられた．また，これら2つの化合物は，培養がん細胞にアポトーシスを誘導することが確認された．そこで，これらについても，類縁体をナミキ商事等の化合物ライブラリから選出して購入し，構造活性相関解析を進めていく予定である．
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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
2019年度の課題として予定していた，当研究室で見出した新規scaffoldを有するGLO I阻害化合物piceatannolの2種類のin silico予測GLO I結合様式を同時に満たす新規ファーマコフォアの構築については，計画通り完了することができた．これを用いてin silicoスクリーニングを行ったが，最初に検討したZINK lead-likeライブラリについては，ファーマコフォアを満たす化合物を得ることができなかった．現在，ナミキ商事の大規模化合物ライブラリにスクリーニング対象を変更し，in silicoスクリーニングを進めている．2020年度中にはスクリーニングを終えて，選出した化合物の評価に入れる予定である．
また，上述のスクリーニングを行っている間に，新たにcaffeic acid phenethyl esterとsulfuretinという2つの化合物をGLO I阻害化合物として見出すことができた．2020年度には，これら2つの化合物の類縁体についての構造活性相関解析も進めていくことで，GLO I阻害剤ファーマコフォアの最適化に役立つ情報を蓄積し，阻害剤設計に利用していく．
以上から，本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，2019年度に構築した新規GLO I阻害剤ファーマコフォアを用いて，ナミキ商事の大規模化合物ライブラリにスクリーニング対象を変更し，in silicoスクリーニングを進めていく．2020年度中にスクリーニングを終えて，GLO I阻害剤候補化合物を選出，購入し，in vitro酵素アッセイによってGLO I阻害能を実測評価する．得られた実験データをin silico 3次元構造活性相関解析（3D-SAR解析）へフィードバックし，ファーマコフォアの高精度化を行い，GLO I阻害低分子化合物のさらなる構造最適化を行う．
2019年度に見出した，新たなGLO I阻害化合物であるcaffeic acid phenethyl esterとsulfuretinについて，類縁体の構造活性相関解析を行い，得られたデータのin silico解析結果を上述のファーマコフォアの高精度化に利用する．
GLO I阻害剤は，解糖系の代謝をターゲットとした制がん効果が期待されるものであるが，ある特定の代謝変化についてのみ阻害した場合，がん細胞は，別の代謝経路への依存性を変化させることによって，増殖に必要な物質の供給を維持しようする可能性がある．実際，申請者の研究においても，GLO I阻害によって，細胞へのグルコースの取り込みと乳酸産生量が減少することを見出している．そこで，GLO I阻害によって起こりうる代謝シフトを回避できるような，別のがん特異的代謝変化をターゲットとした阻害剤の併用の効果について，培養がん細胞を用いて検討を行い，特異的かつ効率的にがん細胞を兵糧攻めにできる，強力な併用化学療法の開発に資するデータを取得する．
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[Journal Article] High Expression of c-Met, PKCλ and ALDH1A3 Predicts a Poor Prognosis in Late-stage Breast Cancer.2020
Author(s)
Motomura H, Nozaki Y, Onaga C, Ozaki A, Tamori S, Shiina TA, Kanai S, Ohira C, Hara Y, Harada Y, Takasawa R, Hanawa T, Tanuma SI, Mano Y, Sato T, Sato K, Akimoto K
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Journal Title
Anticancer Res.
Volume: 40
Pages: 35-52
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of piceatannol-rich passion fruit seed extract on human glyoxalase I-mediated cancer cell growth.2019
Author(s)
Yamamoto T, Sato A, Takai Y, Yoshimori A, Umehara M, Ogino Y, Inada M, Shimada N, Nishida A, Ichida R, Takasawa R, Maruki-Uchida H, Mori S, Sai M, Morita M, Tanuma SI
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Journal Title
Biochem Biophys Rep.
Volume: 20
Pages: 100684
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Papaverine identified as an inhibitor of high mobility group box 1/receptor for advanced glycation end-products interaction suppresses high mobility group box 1-mediated inflammatory responses.2019
Author(s)
Tamada K, Nakajima S, Ogawa N, Inada M, Shibasaki H, Sato A, Takasawa R, Yoshimori A, Suzuki Y, Watanabe N, Oyama T, Abe H, Inoue S, Abe T, Yokomizo T, Tanuma S
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 511
Pages: 665-670
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Correlation between GLO 1 and PKCl contributes to prediction for poor clinical outcome at late stage of breast cancer2019
Author(s)
Hitomi Motomura, Ayaka Ozaki, Shoma Tamori, Yuka Nozaki, Ryoko Takasawa, Kazunori Sasaki, Hitoshi Isiguro, Yohei Miyagi, Yoji Nagashima, Sei-ichi Tanuma, Shigeo Ohno, Kazunori Akimoto
Organizer
第78回日本癌学会学術総会
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