| 研究課題/領域番号 |
23K24040
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02777 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分47050:環境および天然医薬資源学関連
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
森田 洋行 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (20416663)
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| 研究分担者 |
児玉 猛 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (40710207)
中嶋 優 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (60902038)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
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| キーワード | アルカロイド / 生合成 / 酵素機能改変 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
天然資源から強力なアセチルコリンエステラーゼ(AChE)阻害活性を示すフペルジンAやアルツハイマー治療薬ガランタミン等が単離されてきた。これらの化合物には，神経成長因子促進作用を有することも報告されている。AChE阻害作用に基づく薬剤は，脳内AChEのバランスを整えることで記憶障害の改善を図る対象治療薬となるが，その誘導体に神経成長因子促進作用の増強を見い出すことができれば，神経変異疾患に対する根治治療薬の開発に繋がることが大いに期待される。本研究では，フペルジンAとガランタミンの生合成に関わる酵素に変異を導入することで，これらの類縁体生産に資する機能を改変した酵素を生み出すことを試みる。
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| 研究実績の概要 |
AChE阻害作用に基づく薬剤は，脳内AChEのバランスを整えることで記憶障害の改善を図る対象治療薬となるが，その誘導体に神経成長因子促進作用の増強を見い出すことができれば，アルツハイマー病等の神経変異疾患に対する根治治療薬の開発に繋がることが大いに期待される。本研究では，その根治治療を目指した化合物シードの創出を指向し，本年度は，主として，ガランタミンの生合成に関わる酵素の中で，4-O-メチル化酵素（4OMT）の触媒機構の解明を目指し，4位と3位へのメチル化効率の異なる3種の4OMT，Narcissus pseudonarcissus由来norblladine 4OMT（NpN4OMT），Lycoris longituba由来OMT（LlOMT），及びLycoris aurea由来OMT（LaOMT）について結晶化を進めた。その結果，いずれにおいても，3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒド（1）とSAMを複合したX線結晶構造の取得に成功した。これにより，LlOMTとLaOMTは，1の4位水酸基を触媒残基Lys158と相互作用できる距離に結合できるのみならず，活性中心キャビティー内でその結合が反転した形でも結合することができるため，1の4位と3位水酸基を各々メチル化できることが判明した。さらにこれら4OMTの活性中心キャビティ－を比較することで，1の4位水酸基のみをメチル化するNpN4¢OMTにおいては，52番目と186番目のアミノ酸（Ser52/Tyr186）がLIOMT（Met52/Phe186）とLaOMT（Thr52/Phe186）とは明らかに異なっていることを見いだした。そこで次に，これらについて変異導入を行った結果，4OMTは，これらのアミノ酸の違いにより，1の4位と3位水酸基へのメチル化効率を制御していることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通りに、4OMTの結晶構造の取得と基質水酸基へのメチル化位置選択性の制御について明らかにすることができたことから、総合的に概ね計画通りに進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度において得られた4OMTの触媒機構に関する知見を踏まえ，4OMTの機能改変およびそれら機能改変酵素を用いた新規化合物群の創出を目指す。また，フペルジンAの生合成や4OMT以外のガランタミン生合成に関わる生合成酵素についても触媒機構の解明と機能改変の取り組むことで，さらなる新規化合物群の創出を試みる。
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