プロテアーゼ・リガンド複合体の動的構造解析に基づく阻害剤のデザイン

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13033040
• 研究種目: 特定領域研究(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)
• キーワード: HIVプロテアーゼ阻害剤 / エイズ治療薬 / ペプチドミメティック / 抗ウイルス薬 / ドラッグデザイン / 薬剤耐性 / X線結晶構造解析 / 酵素・阻害剤複合体

研究概要

我々は,基質遷移状態概念に基づいて論理的に高活性のHIVプロテアーゼ阻害剤をデザインした.この方法をさらに発展させて,HIVプロテアーゼとそのアナログを固相法により化学合成を行い,基質や阻害剤と複合体を形成して相互作用の解析をX線結晶解析,NMR,分子モデリングなどの手段を用いて行った.すなわち基質,阻害剤分子単独のコンフォメーションと,超分子形成時のコンフォメーションとの詳細な比較解析を行った.超分子形成は,従来鍵と鍵穴のような固定物として捕えらてきたが,コンフォメーション変化という動的観点で解析を進めた.それらの結果をもとに酵素と阻害剤の相互作用に関する分子認識に基づいた阻害剤の構造活性相関研究を行った.
高度に発達したペプチド合成化学とクロマトグラフィーによる精製の手法を駆使してHIVプロテアーゼとそのアナログを固相上で化学合成を行い,高分子の側からもアプローチした.また,結晶状態の超分子のX線構造解析を行って精密な構造解析を行った.
変異酵素に対して阻害活性を示すジペプチド誘導体KNI-764は,酵素結合の熱力学的解析により,変異HIVプロテアーゼに対しても高い結合能力を保持しており耐性克服の可能性が高いことを示した.
一方,高活性HIV-1プロテアーゼ阻害剤KNI-272を水和物として結晶化し,そのX線結晶構造解析を行った.バックボーのコンフォメーションがねじれていること,化合物全体の構造は,HIVプロテアーゼとの複合体形成時のコンフォメーションに似ていることがわかった.

研究成果

• [文献書誌] Hikaru Matsumoto: "Design, synthesis, and biological evaluation of anti-HIV double-drugs : conjugates of HIV protease inhibitors with a reverse transcriptase inhibitor through spontaneously cleavable linkers"Bioorganic Medicinal Chemistry. 9(6). 1589-1600 (2001)
• [文献書誌] Adrian Velazquez-Campoy: "The binding energetics of first-and second-generation HIV-protease inhibitors: implications for drug design"Archives of Biochemistry and Biophysics. 390(2). 169-175 (2001)
• [文献書誌] 木曽良明: "分子認識を基盤とする創薬科学研究"化学工業. 52(6). 409-415 (2001)
• [文献書誌] Myeong-cheol Song: "Design and synthesis of new inhibitors of HIV-1 protease dimerization with conformationally constrained templates"Bioorganic Medicinal Chemistry Letters. 11(18). 2465-2468 (2001)
• [文献書誌] 木村徹: "自発的に再生可能な水溶性プロドラッグ:薬物放出時間の制御"MED CHEM NEWS. 11(3). 15-19 (2001)
• [文献書誌] Mitsunobu Doi: "KNI-272, a highly selective and potent petidic HIV protease inhibitor"Acta Crystallographica. C57(11). 1333-1335 (2001)
• [文献書誌] 鈴木紘一: "タンパク質分解の不思議:こわれなくてもこわれすぎてもいけない"クバプロ. 187 (2001)