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キラル反転を伴ったサリドマイド複雑代謝システムの分子論的解明

研究課題

研究課題/領域番号 14J07160
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関早稲田大学

研究代表者

荻野 禎之  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードサリドマイド / キラリティ / LC-MS/MS / 代謝産物網羅解析 / 量子化学計算 / タンパク質ドッキングシミュレーション / サリドマイド代謝産物 / 複雑代謝系 / 蛍光HPLC / 蛍光誘導体化 / 数理モデル / 数値計算
研究実績の概要

本年度は、サリドマイド(TD)及び誘導体である3’-フルオロサリドマイド(FTD)とポマリドミド(PD)における代謝産物の網羅的解析と、理論計算を用いた複雑代謝系の優先経路の解析を行い、以下の成果を得た。
(1)TD, FTD, PDにおいてキラル反転・加水分解・酸化の代謝反応時間をさまざまに制御し、経時的に生成・分解する代謝産物をLC-MS/MSを用いて定量した。代謝系の階層的な進行に着目し、加水分解と酸化を受けた回数によって階層を(i,j)代謝産物と区別した。iは加水分解を、jは酸化を受けた回数である。各代謝産物について特徴的な生成・分解の時間パターンが得られ、これらはTD及び誘導体の複雑代謝系の進行を表していると考えられる。(1,0)代謝産物の酸化はTDに比べて起こりにくいことから、TDが酸化を受けてから加水分解されて(1,1)代謝産物に至る経路が優先的であることが示唆された。生成した代謝産物の吸収・CDスペクトルを測定したところ、TDとは異なるスペクトルが観測された。TD-DFT計算による結果と比較し、未代謝のTDが持つキラリティと同じ立体異性が代謝系中で保持されていることを明らかにした。
(2)CYPP450の中でTDの酸化に関わる2C19と3A4と基質となるTD関連分子のドッキングシミュレーションを行った。その結果2C19ではTDと最も強い結合が予測され、(1,0)代謝産物ではTDと比較して5-10倍弱い結合が予測された。(2,0)代謝産物ではさらに弱い結合となり、加水分解が進むにつれて2C19との結合が弱くなることが示された。3A4でも類似した傾向が見られた。DFT計算によると、TDと三種類のOH-TDが加水分解する反応のエネルギー障壁ではおよそ17-18 kcal/molの違いが生じていることが明らかとなった。
これらの内容を論文にまとめ、現在投稿・査読中である。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Self-disproportionation of enantiomers of thalidomide and its fluorinated analogue via gravity-driven achiral chromatography: mechanistic rationale and implications2015

    • 著者名/発表者名
      Mayaka Maeno, Etsuko Tokunaga, Takeshi Yamamoto, Toshiya Suzuki, Yoshiyuki Ogino, Emi Ito, Motoo Shiro, Toru Asahi, Norio Shibata
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 6 号: 2 ページ: 1043-1048

    • DOI

      10.1039/c4sc03047h

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Model of complex chiral drug metabolic systems and numerical simulation of the remaining chirality toward analysis of dynamical pharmacological activity2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ogino, Toru Asahi
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 373 ページ: 117-131

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2015.03.011

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Modeling of multiple dimensional metabolism of chiral thalidomide and microscopic interaction with pharmacological receptor2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ogino, Toru Asahi
    • 学会等名
      2015 Joint Meeting of JSMB and CJK Colloquium on Mathematical Biology
    • 発表場所
      同志社大学今出川キャンパス
    • 年月日
      2015-08-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サリドマイド骨格分子が示す複雑代謝挙動の実験・理論的解析2015

    • 著者名/発表者名
      荻野禎之、田中真人、柴田哲男、朝日透
    • 学会等名
      シンポジウム モレキュラー・キラリティー2015
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Chiroptical and theoretical study on the complex systems in thalidomide metabolism and chiral inversion2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ogino, Masahito Tanaka, Norio Shibata, Toru Asahi
    • 学会等名
      26th International Symposium on Chiral Discrimination
    • 発表場所
      プラハ、チェコ
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Experimental and theoretical analyses for molecular behavior of thalidomide-related chiral drugs: toward a comprehensive understanding of complex metabolic systems2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ogino
    • 学会等名
      Open Eye JCUP V workshop
    • 発表場所
      東京、日本
    • 年月日
      2014-06-05 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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