2020 Fiscal Year Research-status Report
新規活性物質の創出に向けた天然物活性中心骨格を起点とするタンパク質の機能制御
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20K05730
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
土川 博史 大分大学, 医学部, 特任講師 (30460992)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アセチルコリン受容体 / スピロリド / ファーマコフォア / Diels-Alder反応 / 化学合成 / 競合結合実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複雑骨格天然物の「生物活性中心骨格」を抜き出し、それを中心とした系統
的な構造展開および生物活性評価を行うことで、生命現象の解明や医薬品開発に有用な新規生理活性物質を生み出すことを目的とする。
まず本年度では、生体に広く存在し、生命機能維持に恒常的に働く膜タンパク質であるニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)に焦点をあて、その強力な阻害剤であるスピロリドの活性中心骨格から精密な構造展開を実施することを計画した。
すでに申請者はスピロリドのファーマコフォアであるスピロイミン部分の合成に成功し、不明であった4位の立体化学の決定に成功している。本結果を踏まえ、より迅速な合成および的確な置換基導入が容易な骨格とすべく、その構造最適化を検討した。まずジメチル基を有する7員環イミン構造について、ジメチル基を除去した7員環ラクタムを基質として用いることで、より簡便に中心骨格を構築することを検討した。その結果、シラトランジエンとのDiels-Alder反応によりdl-体ではあるものの望むexo-化合物を66%で得ることに成功した。さらに、シラトラン基を足掛かりとしてHiyamaカップリングにより5位に種々の置換基を導入することに成功した。合成が容易となった一方で、ジメチル基を除去した7員環(デスメチル)構造では予想外にイミン形成反応が進行しにくくなるという新たな知見を得た。合成したデスメチル体に対して、ブタ脳より単離したシナプトソームを用い、nAChRに対する競合結合試験を実施したところ、5位にp-CF3-Ph基を有する誘導体が定量性は低いものの強力な結合活性を有することを見出した。
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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
本研究の主たる目的は、複雑骨格天然物の「生物活性中心骨格」を基により簡便に構造展開可能な化合物を設計・合成し、その生物活性評価を行うことで、生命現象の解明や医薬品開発に有用な新規化合物を生み出すことである。今年度において、スピロリドのファーマコフォア構造からより迅速な合成および的確な置換基導入が容易となる構造最適化を検討し、新たな活性中心骨格誘導体を合成した。合成した誘導体がnAChRに対する結合活性を有することを確認したと同時に、研究を進めることで初めて本骨格のさらなる改善点も明確になってきたことから、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度にスピロリドの活性中心骨格の最適化を行うことでnAChRへの結合活性を有する新規骨格の合成に成功した。一方で合成反応の収率や安定性などの予期しない問題も発生したため、さらなる検討も必要である。令和3年度は、まずこれらの改善を目指し、デスメチル6員環スピロイミン骨格の合成を検討し、その活性を評価する。続いて大分大学で展開しているペプチド擬態技術を応用し、本骨格に対してアミノ酸側鎖を擬態する置換基を種々導入し、精密な構造展開を図る。具体的には、nAChRのサブタイプ選択性への影響が示唆されている部分、nAChRのLoop C領域の疎水性残基との相互作用に重要な部位などに種々のアミノ酸側鎖を模倣する置換基を導入した化合物を合成する。これらに対し、nAChRの阻害作用を競合実験やチャネル活性試験などにより確認し、構造活性相関を行う。また、本骨格の有用性を広げるため、現在大分大学でスクリーニング可能な他の生物活性試験も同時に実施することで、本骨格のペプチド擬態骨格としての性能を評価する。
さらに、このスピロリドを基にした活性中心骨格だけに限らず、大分大学で進めているペプチド擬態技術を駆使することで、新たな天然物様中心骨格の創出も検討する。すなわち、nAChRとコノトキシンなどの阻害ペプチドとの結合様式から、相互作用に重要なアミノ酸の３次元構造を模倣した骨格を有する化合物を設計・合成し、その生物活性評価を行う。
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Research Products
(2 results)
