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2023 年度 実績報告書

変異酵素の構造安定化に基づく機能性シャペロン化合物の創製とポンペ病治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K06451
研究機関富山大学

研究代表者

加藤 敦  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (60303236)

研究分担者 石井 達  大分大学, 医学部, 客員研究員 (00222935)
中込 泉  北里大学, 薬学部, 助教 (30237242)
名取 良浩  東北医科薬科大学, 薬学部, 講師 (50584455)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードリソソーム病 / グリコシダーゼ / イミノ糖 / シャペロン / フォールディング / ポンペ病 / シャペロン療法 / 酵素補充療法
研究実績の概要

本研究課題ではポンペ病の原因酵素である酸性α-glucosidase (GAA)の安定性を高める実用的なシャペロン化合物の創製を目標にしている。その指標としてPhase II段階にある1-deoxynojirimycin (DNJ)を陽性対照とし、GAAに対する親和性の強さと、幅広い変異に対応できる汎用性の2点を中心に研究を遂行した。令和3年度の成果としてDNJに対する新たな誘導体化手法としてC-5位に分岐型アルキル鎖を有する5-C-alkyl-DNJを開発し、DNJを超える高いGAA親和性をもつ5-C-heptyl-DNJの創製に成功した。令和4年度は、親化合物としてGAAに対して親和性を全く示さないL-ido-deoxynojirimycin(L-ido-DNJ)を選択し、C5位へメチル基を導入することでGAAに対してグルコース類似体のDNJに匹敵する非常に強い親和性を示す様になる事を発見しピペリジン型イミノ糖のC5位に分岐した炭素鎖を導入することが普遍的にグルコシダーゼに対する親和性を向上させるというデザイン理論の確立に成功した。令和4年度は、グルコース類似体ではなくD-フルクトース型イミノ糖の誘導体化に着目しN-4'-(p-trifluoromethylphenyl)butyl-DABの創製に成功した。ドッキング解析の結果、本化合物の芳香環部分は、これまで知られていなかった疎水性ポケットに収容され、GAAとの安定な結合形態に寄与していることが明らかになった。今後、糖認識部位以外に今回見いだした脂溶性ポケットを標的とする化合物デザインが展開されることが期待される。
以上、本研究課題を通して既存のDNJに代わる新たな化合物デザインの提案に成功した。これら成果は、DNJによるシャペロン療法が無効な変異を有するポンペ病患者に対する新たな治療薬開発に繋がることが期待される。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Chinese Academy of Sciences
  • [国際共同研究] Universe de Poitiers(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Universe de Poitiers
  • [雑誌論文] Nanomolar β-glucosidase and β-galactosidase inhibition by enantiomeric α-1-C-alkyl-1,4-dideoxy-1,4-imino-arabinitol derivatives2023

    • 著者名/発表者名
      Zi Dong、Song Ying-Ying、Lu Tian-Tian、Kise Maki、Kato Atsushi、Wang Jun-Zhe、Jia Yue-Mei、Li Yi-Xian、Fleet George W.J.、Yu Chu-Yi
    • 雑誌名

      European Journal of Medicinal Chemistry

      巻: 247 ページ: 115056~115056

    • DOI

      10.1016/j.ejmech.2022.115056

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design, synthesis and glycosidase inhibition of DAB derivatives with C-4 peptide and dipeptide branches2023

    • 著者名/発表者名
      Zi Dong、Shimadate Yuna、Wang Jun-Zhe、Kato Atsushi、Li Yi-Xian、Jia Yue-Mei、Fleet George W. J.、Yu Chu-Yi
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 21 ページ: 2729~2741

    • DOI

      10.1039/d3ob00097d

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design and synthesis of iso-allo-DNJ and L-isoDALDP derivatives: pursuit of potent and selective inhibitors of α-glucosidase2023

    • 著者名/発表者名
      Yang Lin-Feng、Zhang Ming、Shimadate Yuna、Kato Atsushi、Hou Tian-Yang Liu、Li Yi-Xian、Jia Yue-Mei、Fleet George W. J.、Yu Chu-Yi
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 21 ページ: 3453~3464

    • DOI

      10.1039/d3ob00404j

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design and Pharmacological Chaperone Effects of N-(4′-Phenylbutyl)-DAB Derivatives Targeting the Lipophilic Pocket of Lysosomal Acid α-Glucosidase2023

    • 著者名/発表者名
      Kato Atsushi、Nakagome Izumi、Kise Maki、Yoshimura Kousuke、Tanaka Nobutada、Nash Robert J.、Fleet George W. J.、Kobayashi Yota、Ikeda Hayato、Okada Takuya、Toyooka Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Medicinal Chemistry

      巻: 66 ページ: 9023~9039

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.3c00637

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] GAA活性中心近傍に存在する疎水性ポケットの発見とポンペ病に対する選択的シャペロン化合物の創製2024

    • 著者名/発表者名
      加藤 敦、中込 泉、喜瀬 真妃、吉村 洸亮、岡田 卓哉、豊岡 尚樹、田中 信忠
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] ポンペ病標的酵素GAAに対する低分子シャペロン1,4-dideoxy-1,4-imino-D-arabinitolの疎水性置換基誘導体に対するイン・シリコ解析2024

    • 著者名/発表者名
      中込 泉、加藤 敦、吉村 洸亮、兼清 歌、吉田 智喜、山乙 教之、田中 信忠
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] 希少糖型イミノ糖の活用を指向した分岐型5-C-アルキル誘導体の創製とポンペ病患者細胞に対するシャペロン活性について2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 敦、中込 泉、兼清 歌、吉村 洸亮、田中 信忠
    • 学会等名
      第42回 日本糖質学会年会
  • [学会発表] GAAの疎水性ポケットを標的とした新規シャペロン化合物の創製とポンペ病治療薬への応用2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 敦、岡田卓哉、中込泉、喜瀬真妃、吉村洸亮、田中信忠、Robert J. Nash、George W. J. Fleet、小林陽太、池田隼人、豊岡尚樹
    • 学会等名
      第40回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [学会発表] Design and pharmacological chaperone effects of DAB derivatives targeting the lipophilic pocket of lysosomal acid α-glucosidase.2023

    • 著者名/発表者名
      Takuya Okada, Atsushi Kato, Izumi Nakagome, Maki Kise, Kousuke Yoshimura, Nobutada Tanaka, Robert J. Nash, George W. J. Fleet, Yota Kobayashi, Hayato Ikeda, Naoki Toyooka.
    • 学会等名
      KCOC-15 (The 15th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry)
    • 国際学会
  • [学会発表] リソソーム酸性α-グルコシダーゼに対するシャペロン化合物5-C-alkyl-L-ido-DNJのアルキル鎖長の違いが活性や結合配向を変化させる2023

    • 著者名/発表者名
      中込 泉、加藤 敦、吉村 洸亮、兼清 歌、山乙 教之、田中 信忠
    • 学会等名
      第51回構造活性相関シンポジウム
  • [学会発表] 新たなグリコシダーゼ阻害剤デザインの提案と難病ポンペ病治療薬への応用2023

    • 著者名/発表者名
      岡田卓哉、加藤 敦、中込 泉、喜瀬真妃、田中信忠、Robert J. Nash、George W. J. Fleet、小林陽太、池田隼人、豊岡尚樹
    • 学会等名
      第51回構造活性相関シンポジウム

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公開日: 2024-12-25  

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