プロテアーゼ・リガンド複合体の動的構造解析に基づく阻害剤のデザイン

• Project/Area Number: 13033040
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 徹 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (70204980)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2002: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2001: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 酵素阻害剤 / 分子認識 / コンフォメーション / ドラッグデザイン / HIVプロテアーゼ / アスパラギン酸プロテアーゼ / プラスメプシンII / 基質遷移状態 / HIVプロテアーゼ阻害剤 / エイズ治療薬 / ペプチドミメティック / 抗ウイルス薬 / 薬剤耐性 / X線結晶構造解析 / 酵素・阻害剤複合体

Research Abstract

我々は,基質遷移状態概念に基づいて複合体の動的構造解析より,論理的に高活性のHIVプロテアーゼ阻害剤をデザインした.この方法をさらに発展させて,重要なアスパラギン酸プロテアーゼについて,基質や阻害剤と複合体を形成して相互作用の解析を,X線結晶解析,NMR,分子モデリングなどの手段を用いて行った.すなわち基質,阻害剤分子単独のコンフォメーションと,超分子形成時のコンフォメーションとの詳細な比較解析を行った.超分子形成は,従来鍵と鍵穴のような固定物として捕えらててきたが,コンフォメーション変化という動的観点で解析を進めた.
それらの結果をもとに酵素と阻害剤の相互作用に関する分子認識に基づいた阻害剤の構造活性相関研究を行いそれを基に標的分子のデザインを行った.
HIVプロテアーゼの基質に基づいた新しい阻害剤のデザインにおいては,L-テトラヒドロフラニルグリシンを含む阻害剤を合成し,S2位で酵素と好都合な相互作用をしていることを示した.また,P1-P1'位にヒドロキシメチルカルボニルヒドラジドを含む偽対称性阻害剤が高いHIVプロテアーゼ阻害活性を有することを示した.
さらに,マラリア原虫の増殖に重要な役割をはたすプラスメプシンIIの阻害剤のデザインにおいては,ヒドロキシメチルカルボニルイソステアを含む化合物KNI-727,KNI-764およびKNI-840が,高活性・高選択性のプラスメプシンII阻害活性を有することを示し,マラリア治療薬開発への可能性を示した.

Research Products

• [Publications] Ei'ichi Ami: "Synthesis of novel amino acid, L-bis-tetrahydrofuranylglycines"Tetrahedron Letters. 43・16. 2931-2934 (2002)
• [Publications] 木曽良明: "新しいHIVプロテアーゼ阻害剤 大量投与や薬剤耐性などの問題克服をめざして"医学のあゆみ. 201・4. 231-235 (2002)
• [Publications] Yoshio Hamada: "New water-soluble prodrugs of HIV protease inhibitors based on O→N intramolecular acyl migration"Bioorg.Med.Chem.. 10・12. 4155-4167 (2002)
• [Publications] 相馬洋平: "水溶性プロドラッグ"化学工業. 53・6. 465-471 (2002)
• [Publications] S.Rajesh: "An expedient synthesis of Na^α-protected-L-tetrahydrofuranylglycine and its application in the synthesis of novel substrate based inhibitors of HIV-1 protease"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 12・24. 3615-3617 (2002)
• [Publications] Koushi Hidaka: "Design and synthesis of pseudo-symmetric HIV protease inhibitors containing a novel hydroxymethylcarbonyl (HMC)-hydrazide isostere"Bioorg.Med.Chem.Lett.. 13・1. 93-96 (2003)
• [Publications] Kenichi Akaji: "Methods of organic Chemistry ; Vol.E22b, Synthesis of Peptides and Peptidomimetics"Georg Thieme Verlag. 785 (2002)
• [Publications] Hikaru Matsumoto: "Design, synthesis, and biological evaluation of anti-HIV double-drugs : conjugates of HIV protease inhibitors with a reverse transcriptase inhibitor through spontaneously cleavable linkers"Bioorganic Medicinal Chemistry. 9(6). 1589-1600 (2001)
• [Publications] Adrian Velazquez-Campoy: "The binding energetics of first-and second-generation HIV-protease inhibitors: implications for drug design"Archives of Biochemistry and Biophysics. 390(2). 169-175 (2001)
• [Publications] 木曽良明: "分子認識を基盤とする創薬科学研究"化学工業. 52(6). 409-415 (2001)
• [Publications] Myeong-cheol Song: "Design and synthesis of new inhibitors of HIV-1 protease dimerization with conformationally constrained templates"Bioorganic Medicinal Chemistry Letters. 11(18). 2465-2468 (2001)
• [Publications] 木村徹: "自発的に再生可能な水溶性プロドラッグ:薬物放出時間の制御"MED CHEM NEWS. 11(3). 15-19 (2001)
• [Publications] Mitsunobu Doi: "KNI-272, a highly selective and potent petidic HIV protease inhibitor"Acta Crystallographica. C57(11). 1333-1335 (2001)
• [Publications] 鈴木紘一: "タンパク質分解の不思議:こわれなくてもこわれすぎてもいけない"クバプロ. 187 (2001)