ビタミンD水酸化酵素の立体構造に基づく機能改変と阻害剤の設計

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21380067
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 榊 利之 Toyama Prefectural University, 工学部, 教授 (70293909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 宏 理化学研究所, 城研, 研究員 (90344043) ; 橘高 敦史 帝京大学, 薬学部, 教授 (00214833)
• Keywords: ビタミンD / シトクロムP450 / 癌 / 骨粗鬆症

Research Abstract

CYP105A1による新規ビタミンD誘導体の生産
CYP105A1の二重変異体R73V/R84A遺伝子を放線菌S. lividans菌体内で発現誘導した。基質ビタミンD_3(VD_3)を添加し、得られた代謝物をHPLC分析したところ、25D_3, 1α, 25(OH)_2D_3(活性型VD_3)以外に未知代謝物が生成した。LC-MS、 ^<1>H-NMR分析結果などからこの代謝物は活性型VD_3がさらに水酸化された1α, 25, 26(OH)_3D_3であることがわかり、26R(OH)体と26S(OH)体を5:1の割合で含むことがわかった。これらは強い細胞増殖抑制作用と弱いカルシウム作用を示し、癌治療薬への応用が期待されるため、特許出願した。
新規ビタミンD誘導体の評価
2α位に置換基を有する種々のビタミンD誘導体を合成し、その性質を調べたところ、その中で14epi体について特筆すべき成果が得られた。特に、14-epi-Mart10はビタミンD受容体への親和性が1α, 25(OH)_2D_3の約4分の1であるにもかかわらず、種々の生物活性において、1α, 25(OH)_2D_3よりもはるかに優れていることが明らかになった。CYP24A1による代謝を調べたところ、1α, 25(OH)_2D_3よりもはるかに代謝を受けにくく、効果が持続することに依ると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] 14-epi-MART-10 and 14-epi-MART-11 with Antiproliferative and Cell Differentiation : Synthesis and Biological Evaluations (2009)
  • Author(s): Kittaka A, Hara H, Takano M, Sakaki T, 他13名
  • Journal Title: Anticancer Res. 29 Pages: 3563-3569
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of 19-nor-2α-(3-hydroxypropyl)-1α, 25-dihydroxyvitamin D_3 As a Therapeutic Agent for Androgen-dependent Prostate Cancer (2009)
  • Author(s): Flanagan JN, Zheng S, Kittaka A, Sakaki T, 他10名
  • Journal Title: Anticancer Res. 29 Pages: 3547-3553
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The aryl hydrocarbon receptor activator benzo[a]pyrene enhances vitamin D_3 catabolism in macrophages (2009)
  • Author(s): Matsunawa M, Amano Y, Endo K, Sakaki T, 他3名
  • Journal Title: Toxicological Sciences 109 Pages: 50-58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolism of 1α, 25-dihydroxyvitamin D_2 by human CYP24A1 (2009)
  • Author(s): Urushino N, Yasuda K, Ikushiro S, Kamakura M, Ohta M, Sakaki T
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 384 Pages: 144-148
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of 2α-Propoxy-1α, 25-dihydroxyvitamin D_3 and Comparison of Its Metabolism by Human CYP24A1 and Rat CYP24A1 (2009)
  • Author(s): Saito N, Suhara Y, Sakaki T, Kittaka A, 他3名
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry 17 Pages: 4296-4301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolism of 1α, 25-dihydroxyvitamin D_2 by human CYP24A1 (2009)
  • Author(s): Hashimoto M, Higuchi Y, Sakaki T, Dairi T., 他5名
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 19 Pages: 5640-5643
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of a 1alpha-C-Methyl Analogue of 25-Hydroxyvitamin D_3 : Interaction with a Mutant Vitamin D Receptor Arg274Leu" (2009)
  • Author(s): Honzawa S, Takahashi N, Kittaka A, 他5名
  • Journal Title: Tetrahedron 65 Pages: 7135-7145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of 2alpha-substituted-14-epi-previtamin D_3 and its genomic activity (2009)
  • Author(s): Sawada D, Katayama T, Kittaka A, 他9名
  • Journal Title: Bioorg.Med.Chem.Lett. 19 Pages: 5397-5400
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Biological Evaluation of 4-Substituted Vitamin D and 14-Epi-Previtamin D Analogs (2009)
  • Author(s): Sawada D, Yuya Tsukuda, Kittaka A., 他5名
  • Journal Title: Chem.Pharm.Bull. 57 Pages: 1431-1433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of the Fe-O_2 and the Fe=O Heme Species for Indoleamine 2, 3-Dioxygenase during Catalytic Turnover (2009)
  • Author(s): Yanagisawa, S., Yotsuya, K.Sugimoto, H, 他5名
  • Journal Title: Chemistry Letters 39 Pages: 36-37
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規2α-[2-(テトラゾール-1-イル)エチル]活性型ビタミンD_3の合成 (2010)
  • Author(s): 松尾実紀, 長谷川麻美, 高野真史, 中村優子, 齋藤博, 角田真二, 高木健一郎, 落合鋭士, 堀江恭平, 上村みどり, 竹之内一弥, 澤田大介, 橘高敦史
  • Organizer: 日本薬学会 第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100328-20100330
• [Presentation] 新規16-エン-1α, 15α, 25-トリヒドロキシビタミンD_3の合成研究 (2010)
  • Author(s): 熊谷剛, 高野真史, 澤田大介, 齋藤博, 竹之内一弥, 橘高敦史
  • Organizer: 日本薬学会 第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100328-20100330
• [Presentation] 14-エピ-19-ノルタキステロール誘導体の合成と活性評価 (2010)
  • Author(s): 澤田大介, 佃勇也, 堀江恭平, 落合鋭士, 齋藤博, 角田真二, 上村みどり, 竹之内一弥, 橘高敦史
  • Organizer: 日本薬学会 第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100328-20100330
• [Presentation] ヒト前立腺由来細胞における25-hydroxyvitaminD3の代謝と細胞増殖抑制作用 (2009)
  • Author(s): 宗綱栄二, 池田進ノ介, 河南理恵, 中林佐知栄, 太田美穂・鎌倉昌樹, 生城真一, 榊利之
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Year and Date: 20091021-24
• [Presentation] ビタミンDを代謝するシトクロムP450の構造と機能および医療への応用 (2009)
  • Author(s): 榊利之
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Year and Date: 20091021-24
• [Presentation] 2α側鎖上に複素環を有する活性型ビタミンD_3誘導体の合成と生物活性 (2009)
  • Author(s): 松尾実紀, 長谷川麻美, 高野真史, 中村優子, 齋藤博, 角田真二, 高木健一郎, 落合鋭士, 堀江恭平, 上村みどり, 竹之内一弥, 澤田大介, 橘高敦史
  • Organizer: 第39回複素環化学討論会
  • Place of Presentation: 柏
  • Year and Date: 20091014-20091016
• [Presentation] Mechanism of inhibition of cell proliferation by vitamin D3 (2009)
  • Author(s): 榊利之
  • Organizer: 第2回博多シンポジウム「内外環境と生物応答」
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20091009-20091010
• [Presentation] Novel C15-Substituted Active Vitamin D_3 Analogs : Design, Synthesis and Biological Activity (2009)
  • Author(s): K Shindo, M Takano, G Kumagai, N Saito, H Saito, K Takagi, S Kakuda, M Takimoto-Kamimura, K Takenouchi, S Ishizuka, D Sawada, A Kittaka
  • Organizer: 14th Vitamin D Workshop
  • Place of Presentation: Brugge, Belgium
  • Year and Date: 20091004-20091008
• [Presentation] Synthesis and Preliminary Biological Eveluation of New 14-Epi-Previtamin D_3 and Its 19-Nor-Analogs with 2-Modification (2009)
  • Author(s): D Sawada, Y Tsukuda, N Saito, T Katayama, M Takano, H Saito, K Takagi, S Kakuda, M Takimoto-Kamimura, K Takenouchi, S Ishizuka, A Kittaka
  • Organizer: 14th Vitamin D Workshop
  • Place of Presentation: Brugge, Belgium
  • Year and Date: 20091004-20091008
• [Presentation] Construction of a highlyactive vitamin D hydroxylase based on crystal structure of CYP105A1 and its application to production of 1α, 25-dihydroxyvitamin D_3 (2009)
  • Author(s): 榊利之
  • Organizer: 第16回シトクロムP450国際会議
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 20090621-20090602
• [Presentation] CYP105A1二重変異体を発現する放線菌を用いた活性型ビタミンD_3の生産 (2009)
  • Author(s): 林恵子, 安田佳織, 生城真一, 鎌倉昌樹, 城宜嗣, 太田美穂, 榊利之
  • Organizer: 日本ビタミン学会第61回大会
  • Year and Date: 20090530-31
• [Presentation] ヒトおよびラット由来CYP24A1による1α, 25-ジヒドロキシビタミンD_2の代謝 (2009)
  • Author(s): 漆野奈穂子, 安田佳織, 生城真一, 鎌倉昌樹, 太田美穂, 榊利之
  • Organizer: 日本ビタミン学会第61回大会
  • Year and Date: 20090530-31
• [Presentation] 活性型ビタミンD_3誘導体における核内受容体 Water Channel の維持と生物活性 (2009)
  • Author(s): 高野真史, 澤田大介, 林恵子, 生城真一, 榊利之, 角田真二, 高木健一郎, 堀江恭平, 上村みどり, 竹之内一弥, 杉浦隆之, 野尻久雄, 橘高敦司
  • Organizer: 日本ビタミン学会第61回大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20090530-20090531
• [Patent(Industrial Property Rights)] 1α, 25, 26-トリヒドロキシビタミンDの製造方法 (2009)
  • Inventor(s): 榊利之, 生城真一, 安田佳織
  • Industrial Property Rights Holder: 富山県
  • Industrial Property Number: 特願2009-14432
  • Filing Date: 2009-06-17