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2008 年度 実績報告書

グルタチオン代謝と酸化ストレスを制御する薬剤の開発とケミカルバイオロジー

研究課題

研究課題/領域番号 19310143
研究機関京都大学

研究代表者

平竹 潤  京都大学, 化学研究所, 教授 (80199075)

研究分担者 水谷 正治  京都大学, 化学研究所, 助教 (60303898)
清水 文一  京都大学, 化学研究所, 助教 (50324695)
キーワードグルタチオン / γ-グルタミルトランスペプチダーゼ / 反応機構依存的阻害剤 / ホスホン酸ジエステル / 活性中心マッピング / ヒトGGT / 基質認識残基 / 部位特異的変異
研究概要

本年度は、グルタチオン代謝系の鍵酵素γ-グルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)について、グルタチオンの加水分解の遷移状態により近い構造のホスホン酸ジエステル型阻害剤を合成展開し、ヒト由来GGTおよび大腸菌由来GGTについて、基質のCys-Gly結合部位の基質特異性を詳細に調べた。その結果、ヒト由来GGTは、基質グルタチオンのCys-Gly部分の側鎖の構造、および、リン原子とCysのα炭素に相当する位置の炭素上の立体化学をきわめて厳密に認識し、グルタチオナーゼとも呼べる厳密な基質特異性を示したのに対し、大腸菌由来GGTの基質特異性は広く、とりわけPhe-Glyなど、芳香環を含むジペプチドの構造を好むこと、また、ヒト由来GGTに比べるとCysのα炭素に相当する位置の炭素上の立体化学に対する認識が甘いことなど、両者の違いを、阻害剤に対する感受性(阻害の構造活性相関)から明らかにし、両酵素の生理学的役割の違いを化学的に裏付けることができた。また、大腸菌GGTについて、Cys-GlyのミミックであるAbu-Gly構造を導入したホスホン酸ジエステル型阻害剤で修飾した酵素をESI-MSで分析し、GGTの小サブユニットの分子量が、阻害剤が活性中心(Thr381)に結合した構造に予想される分子量20323であることを確認し、ホスホン酸ジエステル型阻害剤が、Cys-Gly部分を結合したまま酵素に共有結合していることを確認した。さらに、大腸菌GGTとホスホン酸ジエステル型阻害剤との複合体のX線結晶構造解析をもとに、グルタチオンのC末端グリシンのカルボキシ基を電荷的に認識していると思われるLys562をセリンに置換した変異酵素を作成したところ、加水分解活性は1/2ほどの低下しか見られない一方、Gly-Glyに対するププチド転移活性が1/50以下に低下した。また、Cys-Gly部分をもったホスホン酸ジエステル型阻害剤に対する感受性も著しく低下していた。これらの結果から、ヒトGGTがグルタチオンのC末端グリシンのカルボキシ基を電荷的に認識する際の鍵となる重要な残基は、Lys562であることを突き止めた。なお、阻害剤の一部は、試薬メーカーから試験販売を始めた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Crystal Structures of Escherichia coli γ-Glutamyltranspeptidase in Complex with Azaserine and Acivicin : Novel Mechanistic Implication for Inhibition by Glutamine Antagonists2008

    • 著者名/発表者名
      K. Wada, et al.
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol. 380

      ページ: 361-372

    • 査読あり
  • [雑誌論文] γ-Glutamyltranspeptidase (GGT) の新規阻害剤-GGTの生理的意義をさぐる新たな化学ツール-2008

    • 著者名/発表者名
      平竹潤
    • 雑誌名

      和光純薬時報 76(No. 3)

      ページ: 2-6

  • [学会発表] 連鎖球菌由来グルタチオン合成酵素とsulfoximine型遷移状態アナログ阻害剤複合体のX線結晶構造解析2009

    • 著者名/発表者名
      中島靖記, 日び隆雄, B. Janowiak, O. Griffith, 平竹潤
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度 (平成21年度)大会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡
    • 年月日
      2009-03-27
  • [学会発表] Rational Design of Specific Inhibitors of γ-Glutamyl Transpeptidase (GGT) and γ-Glutamylcysteine Synthetase (GCS) for Modulating Cellular Glutathione and Redox Status2008

    • 著者名/発表者名
      Hiratake, J., Nakajima, M., Han, L., Kawamura, N., Hibi, T., Nakajima, Y.
    • 学会等名
      Ehrlich II-2^<nd> World Conference on Magic Bullets
    • 発表場所
      Nurnberg, Germany
    • 年月日
      20081003-20081005
  • [学会発表] グルタチオン代謝の鍵酵素γ-グルタミルトランスペプチダーゼの阻害剤を用いた基質認識機構の解明2008

    • 著者名/発表者名
      和田啓, 入江麻智子, 中嶋麻童, 熊谷英彦, 鈴木秀之, 平竹潤, 福山恵一
    • 学会等名
      BMB2008 (第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会)
    • 発表場所
      京都(京大会館)
    • 年月日
      2008-12-10
  • [学会発表] 遷移状態アナログ阻害剤を用いたγ-グルタミルトランスペプチダーゼの基質認識機構2008

    • 著者名/発表者名
      平竹潤, 中嶋麻童
    • 学会等名
      第3回バイオ関連化学合同シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学すずかけ台キャンパス
    • 年月日
      2008-09-18

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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