2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of novel computational method for identification of druggable cryptic pocket on protein surface

Research Project

Project/Area Number	20K15974
Research Institution	Kitasato University
Principal Investigator	小澤新一郎北里大学, 薬学部, 助教 (20724868)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	フラグメントマッピング / バーチャルスクリーニング / フラグメントベース創薬 / ポケット構造予測
Outline of Annual Research Achievements	インシリコ・フラグメントマッピング法では、既知のサブポケット-フラグメント構造情報に基づいて標的タンパク質上の新規サブポケットおよび結合フラグメントを同定する。通常は標的構造上で既に見えているサブポケットしか同定できないが、検索条件次第では既知サブポケットと残基組成/配置は類似しているが明確なポケットを形成していない部位にもフラグメントがマッピングされる。本研究では、まずはリガンド非結合型構造を用いた解析においてリガンド結合型構造にのみ存在するポケット（cryptic pocket）位置にフラグメントがマッピングされるか否かを確認する。次に、得られたフラグメントを用いたinduced-fit計算によってポケット構造を形成するための計算条件を確立する。本年度は、まずは昨年度に確立した計算プロトコルを用いて、タンパク質-タンパク質相互作用界面が抗がん剤標的となっているRac1タンパク質のリガンド非結合型構造においてcryptic pocket探索を実施した。次に、予測したcryptic pocket構造および結合フラグメント情報に基づいたバーチャルスクリーニングを実施した。その結果、本手法で同定したcryptic pocketを利用することにより、in vitroでの阻害活性を有する複数の化合物を同定することに成功した。また、別の創薬標的であるインフルエンザウイルスRNAポリメラーゼにおいても同様の解析を実施した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度は、昨年度に確立した計算プロトコルに基づいて、創薬に利用可能なcryptic pocketおよび実際に阻害活性を有する阻害剤候補化合物の同定に成功した。現時点では検証例が少なく、本手法の有効性の評価や統一的なプロトコルの確立には至っていないが、単年度の成果としてはおおむね順調に進展している。
Strategy for Future Research Activity	本手法の適用事例を増やすことで計算条件の最適化を進めるとともに、性質の異なるタンパク質標的に横断的に適用可能なプロトコルの探索/構築を目指す。また、既知のcryptic pocket予測手法と本手法の性能比較を行う。