Structure–activity study and analysis of mechanism of action of vibsanins focused on pro-/anti-inflammatory switching

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05846
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 柳田 亮 香川大学, 農学部, 准教授 (10598121)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川浪 康弘 香川大学, 農学部, 教授 (30169742)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: プロテインキナーゼC / 炎症 / 発がんプロモーション / 天然物

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，サンゴジュに含まれるvibsanin A類縁体と合成誘導体の生物活性を評価し，プロテインキナーゼC (PKC) の活性化を介したvibsanin Aの抗炎症誘導活性に重要な構造を明らかにすることを目的としている。さらに，構造活性相関の知見に基づいて，天然物とは逆の発がん促進活性を示すvibsanin Aアナログの開発を目指す。
本年度はまずサンゴジュの葉からvibsanin A約20 mgと類縁体vibsanin B数百mgを単離した。Vibsanin Aは比較的不安定であり、シリカゲルHPLCで分解を起こすため、精製は逆相系で行った。Vibsanin A、vibsanin B、および以前単離したepoxyvibsanin BのPKC C1ドメインに対する結合試験の結果から、vibsanin Aのエポキシ基がC1ドメインとの水素結合に関与していることが示唆された。
次に、PKC C1ドメインとの結合に重要なvibsanin類の水素結合性官能基を明らかにするため誘導体合成を行った。まずvibsanin AおよびBの18位水酸基をシリルエーテルとして保護し、フッ素化試薬を作用させた。Vibsanin Bでは、不飽和ケトンよりも3級水酸基が優先的にフッ素化されることが明らかとなった。また、vibsanin Bのケトンを還元し、同様のフッ素化反応を行った。
また、vibsanin類のPKC C1ドメイン結合能を予測するため、分子動力学（MD）シミュレーションと機械学習を組み合わせた手法により、回帰モデルを構築した。この回帰モデルの構築に使用したvibsanin類はvibsanin Aのみであるが、様々なvibsanin類の結合能を学習に取り入れることでvibsanin類に対する精度の向上が期待できる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、vibsanin AおよびBをサンゴジュ葉から精製し、PKC C1ドメイン結合能を評価するとともに、数種の誘導体を合成した。また、当初の計画とは別に機械学習モデルの構築を行った。しかしながら、誘導体の結合能評価と細胞系での炎症誘導アッセイを行うことができなかった。

Strategy for Future Research Activity

天然からはvibsanin AではなくBを比較的多く得ることができるため、vibsanin Bから数段階の反応により、vibsanin Aと同程度のPKC C1ドメイン結合能を有する誘導体を合成する。合成できた誘導体はPKC C1ドメイン結合試験および細胞系での活性試験により生物活性を評価する。Vibsanin Bは加熱によるoxy-Cope転位によりvibsanin Cへと骨格が変化することが知られているため、こういった転位反応を利用して、2環式骨格を有する新奇PKCリガンドの合成を試みる。