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2011 年度 実施状況報告書

熱帯熱マラリア原虫由来非メバロン酸経路酵素群に関する構造機能相関研究

研究課題

研究課題/領域番号 23590495
研究機関昭和大学

研究代表者

田中 信忠  昭和大学, 薬学部, 准教授 (00286866)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワードドラッグデザイン / 非メバロン酸経路 / マラリア
研究概要

寄生原虫感染症であるマラリアは、世界中で毎年3億~5億人の感染者、100万~300万人の死者を出している。本研究では抗マラリア薬のリード化合物の創製を志向し、熱帯熱マラリア原虫の非メバロン酸経路を制御する化合物(阻害剤)の合理的開発を行うため、同経路酵素群の網羅的立体構造解析ならびにin vitro再構成系や物理化学的手法を利用した阻害剤探索を行う。 今年度は、主として熱帯熱マラリア原虫非メバロン酸経路第二酵素PfDXRの立体構造解析に取り組み、阻害剤非存在下の3成分(PfDXR/Mn/NADPH)複合体、阻害剤存在下の4成分(PfDXR/Mg/NADPH/inhibitor)複合体2種の立体構造解析に成功した。立体構造解析の結果、阻害剤の結合により2量体の各々のサブユニットの構造がオープン型からクローズド型へと変化することが明らかとなった。また、阻害剤非結合型ではディスオーダーしていた活性部位の10残基程度のループ領域が、阻害剤結合型では安定な構造をとり、活性部位を覆っていることが明らかとなった。2種類の阻害剤複合体の構造比較から、Trp296側鎖の2面角の微調整により、阻害剤の構造に応じて酵素分子に誘導適合が生じていることが明らかとなった(Umeda et al., Sci. Rep. 1(9), 1-8 (2011))。これら研究成果は、高エネルギー加速器研究機構ホームページにおいて、「ハイライト」として紹介された。http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Highlights/20110616131122/また、Nature Japanホームページにおいても、「系列誌の注目の論文」として紹介された。http://www.natureasia.com/japan/srep/highlights/srep00009.php

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の対象である熱帯熱マラリア原虫非メバロン酸経路酵素群の中で、PfDXRは、その阻害剤fosmidomycinがclindamycinとの併用により第二相臨床試験に進んでいるという観点から、最も重要な研究標的である。そのPfDXRに関し、fosmidomycinとの複合体だけでなく、より強力な阻害剤であるFR900098との複合体の立体構造解析にも成功したことは、当初の計画以上に進展していると考えている。一方、他の酵素群に関しては、組換え体の大量発現条件の検討に悪戦苦闘している状況である。従って、研究計画全体としては、おおむね順調な達成度と考えられる。

今後の研究の推進方策

阻害剤複合体の立体構造解析に成功したPfDXRに関しては、fosmidomycin誘導体との複合体の立体構造解析を進める。近年、nMオーダーの阻害活性を有するfosmidomycin誘導体の合成が続々と報告されており、それらの化合物を入手し、結晶化・構造解析を行う。他の酵素群に関しては、大量発現条件の検討を継続する。また、PfDXRに関し、現在のアッセイ系で多くの阻害剤スクリーニングを実施するには、大量の精製酵素を要する。そこで、より少量の精製酵素で阻害剤アッセイができるようなアッセイ系の開発にも取り組みたい。

次年度の研究費の使用計画

研究費の主たる用途は、組換え蛋白質の発現系構築に必要な制限酵素やベクター類、精製に必要な各種樹脂類、結晶化に用いる試薬及び器具類等消耗品の購入である。また、2012年12月に開催されるアジア・オセアニア結晶学会において本研究の成果を発表し、国内外の専門家との議論を通じて本研究を発展させたい。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Molecular basis of fosmidomycin’s action on the human malaria parasite Plasmodium falciparum.2011

    • 著者名/発表者名
      Umeda, T., Tanaka, N., Kusakabe, Y., Nakanishi, M., Kitade, Y., & Nakamura, K.T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 1(9) ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/srep00009

    • 査読あり
  • [学会発表] 抗マラリア薬の開発を目指した構造生物学的研究2012

    • 著者名/発表者名
      田中信忠、梅田知伸、日下部吉男、中西雅之、北出幸夫、中村和郎
    • 学会等名
      日本薬学会(招待講演)
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2012年3月29日
  • [学会発表] 抗マラリア新薬の開発を目指して2011

    • 著者名/発表者名
      田中 信忠
    • 学会等名
      未来のバイオ技術勉強会(招待講演)
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2011年12月2日

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公開日: 2013-07-10  

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