酵素の分子認識に基づくエイズ治療薬の分子設計

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07308067
• 研究種目: 総合研究(A)
• 研究機関: 京都薬科大学
• 研究代表者: 木曽 良明 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (40089107)
• 研究分担者: 木村 徹 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (70204980) ; 藤原 洋一 京都薬科大学, 薬学部, 助手 (60199396) ; 赤路 健一 京都薬科大学, 薬学部, 助教授 (60142296)
• キーワード: HIVプロテアーゼ阻害剤 / 酵素阻害剤複合体 / 基質遷移状態誘導体 / ペプチド合成 / コンフォーメーション解析 / X線結晶構造解析 / 薬剤耐性ウイルス / 抗エイズ薬

研究概要

我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した。本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国National Cancer Institute 所長Dr. Broderも強い興味を示し既に協同研究を開始している,
そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した論理的分子設計をおこなった.得られた化合物は現在人類の最緊急課題である副作用と耐性を克服する抗エイス薬として有望である.
我々が開発し,現在米国NIHで臨床研究を進めているキノスタチン(KNI)-272に対する感受性低下ウイルスを同定し,そのプロテアーゼのアミノ酸配列に基づいて変異酵素を遺伝子工学的及び合成化学的に作成した。この変異酵素と抗エイズ薬との相互作用を解析し活性型コンフォメーションを考察した.
1.KNI-272とHIV-1プロテアーゼとの相互作用は,X線結晶構造解析により解明されているが,溶液中でのKNI-272のコンフォメーション解析をNMRにより行った.
2.HIV-1プロテアーゼは2つのシステインを含んでおり3次元構造からこれらはジスルフィド結合をしていないことがわかっているので,システインをイソステリックなアミノ酸に変換した誘導体を効率的固相合成法およびChemical Ligation法により合成し酵素活性を検討した.

研究成果

• [文献書誌] Yoshiaki Kiso: "Design and synthesis of HIV protease inhibitors containing allophenylnorstatine as a transition-state mimic." Adv. Exp. Med. Biol.362. 413-423 (1995)
• [文献書誌] E. T. Baldwin: "Structure of HIV-1 protease with KNI-272: A transition state mimetic inhibitor containing allophenylnorstatine." Adv. Exp. Med. Biol.362. 445-449 (1995)
• [文献書誌] M. Sugawara: "Absorption of new HIV-1 protease inhibitor, KNI-272, after intraduodenal and intragastric administrations to rats: Effect of solvent." Biopharmaceut. Drug Disp.16. 269-277 (1995)
• [文献書誌] E. T. Baldwin: "Structure of HIV-1 protease with KNI-272, a tight-binding transition-state analog containing allophenylnorstatine." Structure. 3. 581-590 (1995)
• [文献書誌] 木曽良明: "ウイルス蛋白プロセッシングの阻害,HIVプロテアーゼインヒビター." Mebio. 12. 78-86 (1995)
• [文献書誌] Kenichi Akaji: "Efficient synthesis of alamethicin F-30 using a chloro imidazolidium coupling reagent, CIP." Tetrahedron Letters. 36. 9341-9344 (1995)