マラリアを含む感染性病原虫由来の酵素阻害剤の開発とその作用機構の解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18350086
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井上 豪 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (20263204)
• 研究分担者: 甲斐 泰 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (40029236) ; 松村 浩由 大阪大学, 大学院工学研究科, 助手 (30324809)
• キーワード: 熱帯熱マラリア / 感染症 / ドラッグデザイン / X線構造解析

研究概要

本研究課題では、3つの感染性寄生原虫の生命維持活動に重要な酵素のX線結晶構造解析を行い、インシリコ創薬のための構造基盤を構築し、阻害剤候補化合物を探索することを目的としている。そこで、(1)マラリア由来のピリミジン合成に関する必須の酵素2種、および、(2)シャーガス病およびリーシュマニア症由来のプロスタグランジン(PG)F合成酵素と阻害剤複合体のX線構造解析を行い、インシリコ創薬を展開するだけでなく、特異的阻害剤による、これら酵素の病理学的知見を得ることを目的とした。
熱帯熱マラリアPlasmodium falciparum(Pf)由来Orotate phosphoribosyltransferase(pyr5)およびOrotidine 5'-monophosphate decarboxylase(pyr6)は、グルタミン酸からRNAやDNAの原料となるピリミジンヌクレオチドをde novo合成する、5番目および6番目の酵素である。これら酵素の阻害剤は抗マラリア薬として有効である。そこで、pyr5およびpry6について、大腸菌を使った大量発現および大量精製を行い、pyr6について良好な結晶が得られ、native構造、および反応性生物であるUMPとの複合体構造のX線構造解析に成功し、それぞれ2.7Å、2.6Å分解能で明らかとした。
一方、シャーガス病、および、リーシュマニア症由来PGF合成酵素は、増殖の結果としてPGF_<2α>が血中に大量に放出され、心筋梗塞や流産の原因となる。寄生虫の増殖にPGF_<2α>がどのような役割を果たすのか、病理学的研究へ応用する意味でも特異的阻害剤の開発が望まれている。そこで、2つのPGF合成酵素とフラビン結合型、およびインドメタシン結合型の複合体について、それぞれ、2.0Å分解能、1.8Å分解能でX線構造解析を行い、知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Structural and Functional Characterization of HQL-79, an Orally, Selective Inhibitor of Human Hematopoietic Prostaglandin D Synthase (2006)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Aritake, Yuji Kado, Tsuyoshi Inoue, Masashi Miyano, Yoshihiro Urade
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281巻22号 ページ: 15277-15286
• [雑誌論文] Crystal structure of intein homing endonuclease II encoded in the DNA polymerase gene from Hyperthermophilic Archaeon Thermococcus kodakaraensis strain KOD1 (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Matsumura, H.Takahashi, T.Inoue, T.Yamamoto, H.Hashimoto, M.Nishioka, S.Fujiwara, M.Takagi, T.Imanaka, Y.Kai
  • 雑誌名: Proteins : Structure Function, and Bioinformatics 63巻3号 ページ: 711-715
• [雑誌論文] Application of Femtosecond Laser Ablation for Detaching Grown Protein Crystals from a Glass Capillary Tube (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Kashii, R.Fujisawa, H.Adachi, Y.Mori, T.Sasaki, Y.Koga, K.Takano, S.Kanaya, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, K.Sugamoto, H.Yoshikawa
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 102巻4号 ページ: 372-374
• [雑誌論文] Effect of ultrasonic irradiation on protein crystallization (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Kakinouchi, H.Adachi, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, Y.Mori, Y.Koga, K.Takano, S.Kanaya
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 292巻2号 ページ: 437-440
• [雑誌論文] Cooling-rate screening system for determining protein crystal growth conditions (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Murai, S.Nakata, M.Kashii, H.Adachi, A.Niino, K.Takano, H.Matsumura, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori, T.Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 292巻2号 ページ: 433-436
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of orotidine 5'-monophosphate decarboxylase from the human malaria parasite Plasmodium falciparum (2006)
  • 著者名/発表者名: S.R.Krungkrai, K.Tokuoka, Y.Kusakari, T.Inoue, H.Adachi, H.Matsumura, K.Takano, S.Murakami, Y.Mori, Y.Kai, J.Krungkrai, T.Horii
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 62巻6号 ページ: 542-545
• [雑誌論文] Purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction of SecDF, a translocon-associated membrane protein, from Thermus thermophilus (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Tsukazaki, H.Mori, S.Fukai, T.Numata, A.Perederina, H.Adachi, H.Matsumura, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori, T.Sasaki, Dmitry, G.Vassylyev, O.Nureki, K.Ito
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 62巻4号 ページ: 376-380
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of the tRNA thiolation enzyme MnmA from Escherichia coli complexed with tRNA^<Glu>. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Numata, Y.Ikeuchi, S.Fukai, H.Adachi, H.Matsumura, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori, T.Sasaki, T.Suzuki, O.Nureki
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 62巻4号 ページ: 368-371
• [図書] 生物物理 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上豪, 裏出良博
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本生物物理学会
• [図書] ファルマシア (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上豪, 福西快文, 坂田恒昭
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 社団法人 日本薬学会
• [図書] 光学 (2007)
  • 著者名/発表者名: 安達宏昭, 森勇介, 佐々木孝友, 高野和文, 井上豪, 松村浩由, 村上聡
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本光学会
• [図書] 第5版 実験化学講座 5 化学実験のための基礎技術 (2006)
  • 著者名/発表者名: 井上 豪, 松村浩由, 甲斐 泰
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: 丸善株式会社
• [図書] Functional and Structural Biology on the Lipo-network 2006 (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Urade, Ikuko Mohri, Kosuke Aritake, Tsuyoshi Inoue, Masashi Miyano
  • 総ページ数: 30
  • 出版者: TRANSWORLD RESEARCH NETWORK
• [図書] 酵素工学ニュース (2006)
  • 著者名/発表者名: 安達宏昭, 森勇介, 佐々木孝友, 高野和文, 松村浩由, 井上豪, 村上聡
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 酵素工学研究会