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キサンチン酸化還元酵素における阻害剤の作用の研究―「鍵と鍵穴」のドグマを超えて

研究課題

研究課題/領域番号 23570198
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関日本医科大学

研究代表者

菊地 浩人  日本医科大学, 医学部, 准教授 (00224907)

研究分担者 岡本 研  日本医科大学, 医学部, 准教授 (60267143)
藤崎 弘士  日本医科大学, 医学部, 准教授 (60573243)
古田 忠臣  東京工業大学, 准教授, 助教 (10431834)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード酸化還元酵素 / 構造・機能予測 / 分子動力学 / キサンチン / 痛風治療薬 / 阻害剤 / フェブキソスタット / 創薬 / キサンチン
研究概要

XORはキサンチンを尿酸にする酵素であり、過剰な尿酸の蓄積は痛風の原因となる。XORは細菌からヒトまで存在し、3次元構造は全ての生物種で酷似していて同じ反応機構により尿酸生成を行う。しかし、日本で開発された痛風治療薬febuxostatは、哺乳類XORを阻害するが、細菌XORを阻害しないことが酵素学的実験からわかった。このことは、阻害剤と酵素の静的な3次元構造(いわゆる鍵と鍵穴)では簡単に理解できないことを意味しているが、動的な視点に着目し、分子動力学計算を行うことによって説明することに成功した(Sci. Rep. 2, 331; DOI:10.1038/srep00331 (2012))。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (28件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Chemical Nature and Reaction Mechanisms of the Molybdenum Cofactor of Xanthine Oxidoreductase2013

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, T. Kusano, T. Nishino.
    • 雑誌名

      Curr. Pham. Des.

      巻: 19 号: 14 ページ: 2606-2614

    • DOI

      10.2174/1381612811319140010

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Versatile Method for Making Wilson's B-matrix in silico and a Study of Force Constant Transformation between Internal and Cartesian Coordinates2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi.
    • 雑誌名

      Bull. Lib. Arts & Sci. Nippon Med. Sch.

      巻: 42 ページ: 37-85

    • NAID

      40019920401

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The tryptophan redidue at the active site tunnel entrance of Trichoderma reesei cellobiohydrolase Cel7A is important for initiation of degradation of crystalline cellulose2013

    • 著者名/発表者名
      A. Nakamura, T. Tsukada, S. Auer, T. Furuta, M. Wada, A. Koivula, K. Igarashi, M. Samejima.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 288 ページ: 13403-13510

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics and structural changes induced by ATP and/or substrate binding in the inward-facing conformation state of P-glycoprotein2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Left

      巻: 557 ページ: 145-149

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2012.12.040

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] キサンチン酸化還元酵素研究110年 ― 酵素蛋白お哺乳類における多面性 ;デヒドロゲナーゼからオキシダーゼへの変換とキサンチン酸化還元酵素が触媒するさまざまな反応 ―2013

    • 著者名/発表者名
      岡本研
    • 雑誌名

      高尿酸血症と痛風

      巻: 21 ページ: 69-74

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [雑誌論文] The Power Stroke Driven by ATP Binding in CFTR As Studied by by ATP Binding in CFTR As Studied by Molecular Dynamics Simulations2013

    • 著者名/発表者名
      T. Furukawa-Hagiya
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 117 号: 1 ページ: 83-93

    • DOI

      10.1021/jp308315w

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiscale enhanced path sampling based on the Onsager-Machlup action: Application to a model polymer2013

    • 著者名/発表者名
      H. Fujisaki, M. Shiga, K. Moritsugu, A. Kidera
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 139 号: 5 ページ: 0541171-9

    • DOI

      10.1063/1.4817209

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] タンパク質へのリガンド結合に関する計算物理・化学的アプローチ2013

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士
    • 雑誌名

      日本医科大学医学会誌

      巻: 9 ページ: 135-139

    • NAID

      130004942046

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      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] キサンチン酸化還元酵素研究110年 -酵素蛋白の哺乳類における多面性;デヒドロゲナーゼからオキシダーゼへの変換とキサンチン酸化還元酵素が触媒するさまざまな反応-2013

    • 著者名/発表者名
      岡本研
    • 雑誌名

      高尿酸血症と痛風

      巻: 21 ページ: 69-74

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      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] The Tryptophan Residue at the Active Site Tunnel Entrance of Trichoderma reesei Cellobiohydrolase Ce17A Is Important for Initiation of Degradation of Crystalline Cellulose2013

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Nakamura, Tsukada, T., Auer, S., Furuta, T., Wada, M., Koivula, A., Igarashi, K. and Samejima M.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 288 号: 19 ページ: 13503-13510

    • DOI

      10.1074/jbc.m113.452623

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      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein conformational gating of enzymatic activity in xanthine oxidoreductase2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ishikawa, B. T. Eger, K. Okamoto, T. Nishino, E. F. Pai.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 134 号: 2 ページ: 999-1009

    • DOI

      10.1021/ja207173p

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Different inhibitory potency of febuxostat towards mammalian and bacterial xanthine oxidoreductases: insight from molecular dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K.Okamoto, S. Leimkuhler, and T. Nishino
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 2 号: 1 ページ: 331-331

    • DOI

      10.1038/srep00331

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A quantum generalization of intrinsic reactioncoordinate using path integral centroid coordinate2012

    • 著者名/発表者名
      M. Shiga and H. Fujisaki
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys

      巻: 136 号: 18 ページ: 18410-18410

    • DOI

      10.1063/1.4709723

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimum Free Energy Path of Ligand-Induced Transition in Adenylate Kinase2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsunaga, H. Fujisaki, T. Terada, T. Furuta, K. Moritsugu, and A. Kidera
    • 雑誌名

      PLoS Comput. Biol

      巻: 8 号: 6 ページ: 12-12

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1002555

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 理論生物物理と生化学を組み合わせた薬物研究―キサンチン酸化還元酵素と阻害剤フェブキソスタットの結合機序―2012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 古田忠臣, 岡本研, 菊地浩人
    • 雑誌名

      日本医科大学医学会誌

      巻: 8 ページ: 222-227

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 理論生物物理と生化学を組み合わせた薬効研究―キサンチン酸化還元酵素と阻害剤フェブキソスタットの結合機序―2012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 古田忠臣, 岡本研, 菊地浩人
    • 雑誌名

      日本医科大学医学会誌

      巻: 8 ページ: 222-227

    • NAID

      130004471511

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Time series analysis of molecular dynamics simulation-collective behavior and conformational change-2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fuji, H. Fujisaki, M. Toda.
    • 学会等名
      Biophysical Society 58^<th> Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Time series analysis of molecular dynamics simulation -collective behavior and conformational change-2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fuji, H. Fujisaki, M. Toda
    • 学会等名
      Biophysical Society 58th Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
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      2013 実績報告書
  • [学会発表] Onsager-Machlup作用を用いたペプチドのパスサンプリング2013

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 松永康佑, 木寺詔紀
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
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      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics and Free Energy Analysis of Xanthine Oxidoreductase-Ligand Interactions2013

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, S. Leimkuhler, and T. Nishino.
    • 学会等名
      2013 Molybdenum & Tungsten Enzymes Conference
    • 発表場所
      Sintra (Portugal)
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      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] タンパク質シニョリンの構造変化パスサンプリング2013

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 冨士香奈, 戸田幹人
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Mutation studies on the mammalian and the bacterial XORs with inhibitors2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, and T. Nishino.
    • 学会等名
      The 51^<st> Annual Meeting of the Biophysics society of japan
    • 発表場所
      Kyoto (Jpn)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Time-series analysis of molecular dynamics : Conformational change and dynamics of collective behavior2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fuji, M. Sekijima, H. Fujisaki, M. Toda.
    • 学会等名
      The 51^<st> Annual Meeting of the Biophysics society of japan
    • 発表場所
      Kyoto (Jpn)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Mutation studies on the mammalian and the bacterial XORs with inhibitors2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, T. Nishino
    • 学会等名
      The 51st Annual meeting of the Biophysics Society of Japan
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Time-series analysis of molecular dynamics: Conformational change and dynamics of collective behavior2013

    • 著者名/発表者名
      K Fuji, M. Sekijima, H. Fujisaki, M. Toda
    • 学会等名
      The 51st Annual meeting of the Biophysics Society of Japan
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質シニョリンの構造変化パスサンプリング2013

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士、冨士香奈、戸田幹人
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 分子階層モデルを使った生体分子の量子ダイナミクスII2012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 菊地浩人, 戸田幹人, 高見利也
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 生体分子の分子動力学時系列データに対する統計解析22012

    • 著者名/発表者名
      戸田幹人, 高見利也, 福水健次, 菊地浩人, 藤崎弘士
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Theoretical investigation of vibrational energy transfer using the tier model with ab initio potential energy surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      H. Fujisaki.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on vibrational spectroscopy
    • 発表場所
      Biddeford, Maine (USA)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics and free energy analysis of xanthine oxidoreductase-ligand interactions2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, and T. Nishino.
    • 学会等名
      TACC 2012 Theory and Applications of Computational Chemistry
    • 発表場所
      Pavia (Italy)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子階層モデルを使った量子ダイナミクスIII2012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 菊地浩人, 戸田幹人, 高見利也
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics simulations and binding free energy analysis of xanthine oxidoreductase-ligand complexes2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, and T. Nishino.
    • 学会等名
      The 50^<st> Annual Meeting of the Biophysics society of Japan
    • 発表場所
      Nagoya (Japan)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 抗痛風薬フェブキソスタットとキサンチン酸化還元酵素との相互作用の解析2012

    • 著者名/発表者名
      岡本研, 菊地浩人, 藤崎弘士, 古田忠臣, 西野武士
    • 学会等名
      第85回日本生化学会大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子階層モデルを使った量子ダイナミクス32012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士,菊地浩人,戸田幹人,高見利也
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体分子の分子動力学時系列データに対する統計解析22012

    • 著者名/発表者名
      戸田幹人、高見利也、福水健次、菊地浩人、藤崎弘士
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子階層モデルを使った量子ダイナミクスII2012

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士、菊地浩人、戸田幹人、高見利也
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体分子の分子動力学時系列データに対する統計解析2011

    • 著者名/発表者名
      戸田幹人, 高見利也, 福水健次, 菊地浩人, 藤崎弘士
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
  • [学会発表] キサンチン酸化還元酵素に対するファブキソスタットの阻害作用2011

    • 著者名/発表者名
      菊地浩人, 藤崎弘士, 古田忠臣, 岡本研, 西野武士
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ミオシンATPaseにおける加水分解の反応経路:QM/MM法による計算2011

    • 著者名/発表者名
      香川浩, 藤崎弘士, 菊地浩人, 志賀基之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 分子階層モデルを使った生体分子の量子ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      藤崎弘士, 菊地浩人, 戸田幹人, 高見利也.
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Structure-based inhibitor mechanism of febuxostat for xanthine oxidoreductase : molecular dynamics study2011

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, S. Leimkuhler, and T. Nishino.
    • 学会等名
      Ninth Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 発表場所
      Santiago de Compostela (Spain)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Structure-based inhibitor mechanism of febuxostat for xanthine oxidoreductase: molecular dynamics study2011

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, H. Fujisaki, T. Furuta, K. Okamoto, S. Leimkuhler, and T. Nishino
    • 学会等名
      Ninth Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists
    • 発表場所
      Santiago de Compostela, Spain
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] キサンチン酸化還元酵素に対するフェブキソスタットの阻害作用2011

    • 著者名/発表者名
      菊地浩人、藤崎弘士、古田忠臣、岡本研、西野武士
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] ミオシンATPase における加水分解の反応経路:QM/MM法による計算2011

    • 著者名/発表者名
      香川浩、藤崎弘士、菊地浩人、志賀基之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [図書] The xanthine oxidoreductase enzyme family : xanthine dehydrogenase, xanthine oxidase, and aldehyde oxidase. Hand book of flavoproteins Volume 2 (Hille R, Miller S M, Palfey B editors)2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nishino, K. Okamoto, B. T. Eger, E. F. Pai.
    • 出版者
      de Gruyter (Germany)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] Hand book of flavoproteins Volume 2 (Hille R, Miller S M, Palfey B editors); (分担)The xanthine oxidoreductase enzyme family: xanthine dehydrogenase, xanthine oxidase, and aldehyde oxidase2013

    • 著者名/発表者名
      Nishino T, Okamoto K, Eger B T, Pai E F
    • 出版者
      de Gruyter, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] A new-generation uric acid production inhibitor : Febuxostat. In : Fischer J, Ganellin CR, Rotella DP editors. Analogue-based Drug Discovery III.2012

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto, S. Kondo, T. Nishino.
    • 出版者
      Wiley-VCH (Germany)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [図書] A new-generation uric acid production inhibitor: Febuxostat. In: Fischer J, Ganellin CR, Rotella DP editors. Analogue-based Drug Discovery III.2012

    • 著者名/発表者名
      Okamoto K, Kondo S, Nishino T.
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Wiley-VCH (Germany)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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