2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a selective BRD4 inhibitor by neutron protein crystallographic analysis
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19K07012
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
横山 武司 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (50524162)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | BRD4 / ブロモドメイン / 阻害剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Bromodomain-containing protein 4 (BRD4)は二つのブロモドメインをもち、N末端側のブロモドメイン(BD1)がヒストンのアセチル化リジンを認識することによって転写を制御するタンパク質である。BRD4によって転写が制御されるタンパク質には多くのがん遺伝子が含まれていることから、BRD4のＢD１に結合し、ヒストンのアセチル化リジンとの相互作用を阻害する化合物は抗がん剤作用をもつと期待されている。ブロモドメインをもつタンパク質は他にも存在し、副作用の少ない薬剤を開発するには、BRD4を特異的に認識するものである必要がある。本課題では、中性子結晶構造解析によって水素原子を直接観測することによって、エンタルピー利得となる相互作用を明らかにし、その相互作用を可能にする薬剤を探索するものである。BRD4-BD1-コルヒチンの中性子結晶構造とBRD4-BD1-イソリキチリゲニンのX線結晶構造から、阻害剤結合部位にある水分子クラスターがエンタルピー利得に重要であることを明らかにした。特に、イソリキリチゲニンのフェノール基が水分子を排除して、タンパク質内部の側鎖と水素結合を形成しており、これがエンタルピー利得に関わっているとみて、フェノール基や類似の性質をもつ官能基をもつ化合物をインシリコ探索した。このスクリーニングは昨年度から引き続き行っており、最終年度に完了した。また、イソリキリチゲニンとBRD4-BD1の相互作用はエンタルピー駆動であることから、類似の化合物にも有用な阻害剤が存在する可能性があるため、イソリキリチゲニン誘導体の等温滴定カロリメトリーとBRD4-BD1複合体のＸ線結晶構造解析を行った。フェノール基は水分子を除外し、強い水素結合を形成するために重要な官能基であることを明らかにし、その知見をもとに大規模なスクリーニングを行うことに成功した。
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