マラリアのジヒドロ葉酸還元酵素の構造解析と超分子形成に基づく選択的阻害剤の研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07229211
• 研究機関: (社)北里研究所
• 研究代表者: 板井 昭子 (社)北里研究所, 生物機能研究所, 部長研究員 (60012647)
• 研究分担者: 富岡 伸夫 (社)北里研究所, 生物機能研究所, 研究員 (20202202)
• キーワード: マラリア / マラリア治療薬 / ドラッグデザイン / ジヒドロ葉酸還元酵素 / 蛋白質モデリング / コンピュータ薬物設計 / デノボリガンド設計 / ドッキングスタデイ

研究概要

マラリアはマラリア原虫(以下P.f.と略す)による熱帯病で、世界で最も患者と死者の多い病気である。ジヒドロ葉酸還元酵素DHFRの阻害剤がこれまで特効薬として用いられてきたが、薬剤耐性株が蔓延し、有効な治療薬がなくなってきた。本研究はこれら耐性株に有効な特効薬を開発するため、P.f.DHFRの結晶解析を行い、当研究者らが長い間開発してきたコンピュータ薬物設計の方法論により、P.f.DHFRの新規阻害剤を論理的に設計することを目的として行われた。まず阪大微研の堀井教授らにより遺伝子工学的に生産されたP.f.のDHFRの結晶化を行った。しかし、P.F.のDHFRは原虫体内でチミジル酸合成酵素TSと30残基ほどのペプチド鎖で連結したDHFR-TSとして存在する。この連結部を切断して作ったDHFRは安定性に問題があり、さまざまな結晶化条件を検討したが、結晶化できなかった。そこで、既に解析されている他の種のDHFR(大腸菌やヒト)の立体構造と1次構造のホモロジーに基づいて、基質結合部位のモデリングを行った。一方、分子内にグアニジノ基やアミジノ基をもち、リガンドとなる可能性の高い20化合物を市販化合物リストから選び出して購入し、マラリア野生株と耐性株、及びヒトとの選択性をみるためウシのDHFRに対する阻害活性を調べた。その結果活性のあった化合物をもとに若干の構造修正を行って3種の化合物の合成を行った。これらは阻害剤として新規であったが、活性・選択性ともに従来の特効薬ピリメタミンには及ばなかった。そこで、ドッキングスタディによりこれら化合物の結合様式を推定し、上記のモデイリング構造の妥当性を確かめるとともに、活性を改良するべく構造修正を行ってその合成を検討している。

研究成果

• [文献書誌] Y.Endo,M.Ohno,M.Hirano,A.Itai and K.Shudo: "Synthesis,Conformation and Biological Activity of Teleocidin Mimics,Benzolactams. A Clarification of the Conformational Flexibilitv Problem in Structure-activity Studies of Teleocidins" J.Am.Chem.Soc. 118 (in press). (1996)
• [文献書誌] S.Saito,Y.Toriumi,N.Tomioka and A.Itai: "Theoretical Studies on cis-Amide Preference in N-Methylanilide" J.Org.Chem.60. 4715-4720 (1995)
• [文献書誌] A.Takagi,M.Y.Mizutani,N.Tomioka and A.Itai: "Inhibition Mechanisms of Staurosporine and H7 to c-AMP-dependent Protein Kinase Through Docking Study" Chem.Pharm.Bull.44 (in press). (1996)
• [文献書誌] 板井昭子: "化学と薬学分野におけるコンピュータシミュレーション" コンピュータシミュレーション. 6. 8-9 (1995)
• [文献書誌] 富岡伸夫、板井昭子: "コンピュータを用いた薬物設計法の現状と展望" 感染・炎症・免疫. 25. 128-131 (1995)
• [文献書誌] A.Itai,M.Y.Mizutani,Y.Nishibata and N.Tomioka: "'Computer-Assisted New Lead Design' in 'Guidebook on Molecular Modeling in Drug Design" Academic Press edited by N.C.Cohen, 93-137 (1995)