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2012 年度 実施状況報告書

テトロドトキシン抵抗性ナトリウムチャネルに対する阻害剤開発

研究課題

研究課題/領域番号 24651258
研究機関東京農工大学

研究代表者

長澤 和夫  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10247223)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードサキシトキシン / ナトリウムチャネル / 阻害剤 / サブタイプ選択性 / 構造活性相関
研究概要

痛覚、心拍、筋肉等の生命活動に重要な役割を果たす電位依存性ナトリウムチャネル(NaVCh)は現在、9つのサブタイプが知られている。これらは、テトロドトキシン依存型(TTX-s)と抵抗型(TTX-r)とに分類される。TTX-sに対するリガンドは、天然海産毒テトロドトキシン、サキシトキシン等が知られるが、TTX-rのリガンドは未だ天然から発見されておらず、また化学合成による創製も困難である。本研究では、これまで行ってきたサキシトキシン(STX)の全合成の成果、報告されたSTX-ナトリウムチャネルタンパク質のドッキングスタディの知見を基盤とし、STX誘導体を活用するNaVChサブタイプ選択的リガンド創製を目的として研究を行った。
STX誘導体はこれまでC13位について精力的な構造展開がなされてきている。これらの先攻研究ではC13位カルバモイル基の水素結合供与能、立体的な大きさが阻害活性発現に重要であることが示唆されている。そこで今回STX誘導体類で初めてC13位に窒素官能基を導入したグアニジンおよびウレア誘導体の合成を行った。これら両官能基はカルバモイル基と同様水素結合供与能もあり、空間的な大きさもほぼ等しいが、電子的な要因が大きく異なる。またこの領域は、サブタイプ間でアミノ酸の配列が顕著に異なる唯一の領域であることから、サブタイプ選択性も期待できると考えた。STXの全合成経路を基盤に、計画した両誘導体の合成に成功した。また合成した化合物のナトリウムチャネル阻害活性について、Nuero-2aを用いた細胞レベルでのアッセイを行った。その結果、いずれの誘導体もSTXより約100分の1の阻害活性しか示さないことがわかった。Nuero-2aはTTX-sのサブタイプNaV1.2を主に発現していることから、得られた結果は、今後のサブタイプ選択性を検討する上で重要な知見である。

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

新規サキシトキシン誘導体の合成に関して、今回C13位にグアニジン、およびウレア官能基を有する化合物を設計した。これらは、これまで我々の研究室で築いたサキシトキシンの全合成手法、即ち1)ニトロンとニトロアルケンとの1.3-双極子環化反応、2)温和な条件下でのビスグアニジン骨格構築法、を基盤として、全ての官能基が保護された形でのサキシトキシン骨格を持つ合成中間体を活用することで、効率よく合成することができた。なお、今回合成したC13位に窒素官能基が導入された誘導体はこれまでに例がない。
今回設計した誘導体は、これまでC13位に関して重要だと示唆されている、水素結合供与能、空間的な大きさをサキシトキシンと同様に兼ね備えているが、電子的な要因のみが異なり、サブタイプ間での阻害活性に大きな影響を与えると考えられる。得られた化合物に関して、細胞系においてNaVCh阻害活性評価を行った。得られた結果は、予備的知見ではあるが、TTX-sであるNaV1.2を発現しているNeuro-2a細胞に対して、STXの100分の1の活性しか示さなかったことから、今後パッチクランプを用いた詳細なサブタイプ間選択性を検討する上で、重要な知見であると考えられる。
誘導体の合成研究、また活性評価についても、当初の計画通りに進んでいる。

今後の研究の推進方策

(1)サキシトキシン誘導体の構造展開
これまでの構造活性相関からの結果、また新たに報告されたナトリウムチャネルの構造を用いた申請者等によるドッンキングモデルの結果から、C13位近傍の環状グアニジンもサブタイプ間のアミノ酸配列との相互作用において、重要な役割を果たしていると考察している。そこでC13位に着目した構造展開に加え、新たに当該グアニジン骨格に着目した構造展開を計画する。具体的には、電子的な影響を換えた環状ウレア骨格を有する誘導体の合成を計画する。また引き続き、C13位に窒素官能基を有する誘導体を系統的に合成し、サブタイプ選択的な誘導体の創製を目指す。
(2)ナトリウムチャネル阻害活性評価
合成した誘導体類は、細胞系において予備的な知見を得た後、今年度は電気生理学的手法であるパチクランプを用いた詳細なサブタイプ選択性について評価を行っていく。細胞系の実験では、NaV1.2(TTX-s型)を主に発現している神経芽細胞腫Neuro-2aに、Naチャネルを解放するベラトリジンとNa/K ATPase阻害剤のウアバインを加え、細胞内のNa+イオンが過剰になり細胞生存率が低下する環境下で、NaVChを阻害する阻害剤を加えることで生存率が上昇する系を用い、NaVCh阻害活性を評価する。また、パッチクランプ法では、ヒト胎児腎臓細胞HEK293に対し、トランスフェクションによりチャネル遺伝子(NaV1.2: rat brain sodium channel (rBII)および NaV1.5: rat cardiac sodium channel (rH1))をそれぞれ導入し、これらを24~72時間培養した後、パッチクランプ実験を行うことで、サブタイプ選択性に関して評価を行う。

次年度の研究費の使用計画

今年度は、電気生理学的な方法による活性評価の実験に遅れを生じたため、これに伴う次年度への予算の繰越が発生した。
次年度は、誘導体の合成に加え、合成した化合物の生物活性評価に注力を行って研究を展開する。
化合物を合成するための合成試薬購入経費に加え、合成した化合物の電気生理学的な活性評価を行うための試薬、細胞購入のための経費、さらに当該評価の指導をしていただく広島国際大学への出張のための経費を計上した。
また英文校閲、論文別刷り、学会出張等の経費をこれまでの実績から勘案して計上した。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (31件) (うち招待講演 5件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Intramolecular 1,3-Dipolar Cycloaddition-Mediated Stereoselective Synthesis of Disubstituted Cyclopentane, a Simple Model for Cyclopentane Ring System of Polycyclic Oroidine Alkaloids2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Fukahori, Yohei Takayama, Takuya Imaoka, Osamu Iwamoto, and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 8 ページ: 244-250

    • DOI

      10.1002/asia.201200820

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interaction of long telomeric DNAs with macrocyclic hexaoxazole as a G-quadruplex ligands2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Iida, Gen Tsubouchi, Takahiro Nakamura, Satoki Majima, Hiroyuki Seimiya, and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Med. Chem. Commun.

      巻: 4 ページ: 260-264

    • DOI

      10.1039/C2MD20234D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequential Enantiodivergent Organocatalysis: Reversibility in Enantioswitching Controlled by a Conformationally Flexible Guanidine/Bisthiourea Organocatalyst2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sohtome, Takahisa Yamaguchi, Shinji Tanaka and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Organic & Biomol. Chem.

      巻: 11 ページ: 2780-2786

    • DOI

      10.1039/C3OB27479A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Interaction between Long Telomeric DNA and Macrocyclic Hexaoxazole (6OTD) Dimer of a G-quadruplex Ligand2013

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Iida, Satoki Majima, Takahiro Nakamura, Hiroyuki Seimiya and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 18 ページ: 4328-4341

    • DOI

      10.3390/molecules18044328

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthetic Approaches to Tetracyclic Pyrrole Imidazole Marine Alkaloids2013

    • 著者名/発表者名
      Takuya Imaoka, Makoto Iwata, Takafumi Akimoto, Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Natural Product Chemistry

      巻: in print ページ: in print

    • DOI

      in print

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Synthesis of G-Quadruplex Ligands Bearing Macrocyclic Hexaoxazoles with Four-Way Side Chains2012

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Iida, Satoki Majima, Terumi Ootake, Masayuki Tera, Kazuo Shin-ya, and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 84 ページ: 401-404

    • DOI

      10.3987/COM-11-S(P)88

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of saxitoxins2012

    • 著者名/発表者名
      Osamu Iwamoto, Takafumi Akimoto, and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Pure Appl. Chem.

      巻: 84 ページ: 1445-1453

    • DOI

      10.1351/PAC-CON-11-09-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Caged Ligand for a Telomeric G-Quadruplex2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nakamura, Keisuke Iida, Masayuki Tera, Kazuo Shin-ya, Hiroyuki Seimiya, and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 13 ページ: 774-777

    • DOI

      10.1002/cbic.201200013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic asymmetric organocatalysis: cooperative effects of weak interactions and conformational flexibility in asymmetric organocatalysts2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Sohtome and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Chem. Commum.

      巻: 48 ページ: 7777-7789

    • DOI

      10.1039/c2cc31846f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of vitamin D3 derivatives with nitrogen-linked substituents at A-ring C-2 and evaluation of their vitamin D receptor-mediated transcriptional activity2012

    • 著者名/発表者名
      Junko Abe, Yu Nagai, Rui Higashikuni, Keisuke Iida, Takatsugu Hirokawa, Hazuki Nagai, Kaichiro Kominato, Toshio Tsuchida, Michiko Hirata, Masaki Inada, Chisato Miyaura and Kazuo Nagasawa
    • 雑誌名

      Organic & Biomol. Chem.

      巻: 10 ページ: 7826-7836

    • DOI

      10.1039/C2OB26017D

    • 査読あり
  • [学会発表] フェノール性水酸基を側鎖に有する大環状ヘプタオキサゾールの合成とグアニン四重鎖との相互作用解析2013

    • 著者名/発表者名
      大竹輝美、飯田圭介、中村貴大、清宮啓之、長澤和夫
    • 学会等名
      日本薬学会 第133回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      20130327-20130330
  • [学会発表] 特異的蛍光リガンドとDNAマイクロアレイを基盤とした新規グアニン四重鎖形成配列の網羅的検出法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      飯田圭介、寺正行、広川貴次、新家一男、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] ゼテキトキシンABの合成研究:C11位側鎖イソキサゾリジン部の構築2013

    • 著者名/発表者名
      秋元隆史、西川徹、岩本理、越野広雪、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] グアニジンヨウ化水素塩‐UHPを用いるβ‐ケトエステルα位のアジド化反応2013

    • 著者名/発表者名
      小島浩平、山口昂久、安井浩司、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] シリンドラジンAの全合成2013

    • 著者名/発表者名
      岩田真、狩野恭兵、今岡拓哉、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] C13位N置換型サキシトキシン誘導体類の合成とNaVCh阻害活性評価2013

    • 著者名/発表者名
      増田朝子、篠原涼子、秋元隆史、山下まり、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] グアニジンーウレア触媒を用いたβ‐ジカルボニル化合物α位の不斉酸化反応の開発2013

    • 著者名/発表者名
      古郡孝太、小田木陽、渡邉達也、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] ゼテキトキシンABの合成研究:C13位アミド構築の検討2013

    • 著者名/発表者名
      西川徹、秋元隆史、岩本理、越野広雪、長澤和夫
    • 学会等名
      日本化学会 第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] グアニン四重鎖を安定化する四置換型大環状ヘキサオキサゾールの合成と活性評価2013

    • 著者名/発表者名
      對馬大和、飯田圭介、中村貴大、真島聡芸、大竹輝美、清宮啓之、長澤和夫
    • 学会等名
      日本薬学会 第133回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      20130307-20130330
  • [学会発表] Enantioselective hydroxylation of 1,3-dicarbonyls by Guanidine-Urea bufuncrional organocatalysts2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Nagasawa
    • 学会等名
      1st USA-Japan Organocatalyst symposium in Hawaii
    • 発表場所
      Hawaii Prince Hotel Waikiki Hawaii 米国
    • 年月日
      20121215-20121218
    • 招待講演
  • [学会発表] Lymphostinの合成研究2012

    • 著者名/発表者名
      山田達也、高山洋平、立壁伸也、長澤和夫
    • 学会等名
      第64回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      長岡技術科学大学 新潟県
    • 年月日
      20121201-20121202
  • [学会発表] Cylindradine Aの合成研究2012

    • 著者名/発表者名
      岩田真、狩野恭兵、今岡拓哉、長澤和夫
    • 学会等名
      第64回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      長岡技術科学大学 新潟県
    • 年月日
      20121201-20121202
  • [学会発表] グアニジンーウレア触媒を用いたβ‐ジカルボニル化合物α位の不斉酸化反応の開発2012

    • 著者名/発表者名
      古郡孝太、小田木陽、渡邉達也、長澤和夫
    • 学会等名
      第64回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 年月日
      20121201-20121202
  • [学会発表] Synthetic Studies on Zetekitoxin AB2012

    • 著者名/発表者名
      秋元隆史、岩本理、長澤和夫
    • 学会等名
      IKCOC-12
    • 発表場所
      Rihga Royal Hotel Kyoto
    • 年月日
      20121112-20121116
  • [学会発表] Organocatalytic Michael-type reaction of B-ketocarbonyl with nitroolefins2012

    • 著者名/発表者名
      小島浩平、堀次奈津子、安井浩司、長澤和夫
    • 学会等名
      第五回有機触媒シンポジウム
    • 発表場所
      学習院大学 目白キャンパス
    • 年月日
      20121026-20121027
  • [学会発表] ピロロキノリン系アルカロイド Ammosamide BおよびLymphostinの合成研究2012

    • 著者名/発表者名
      高山洋平、立壁伸也、山田達也、長澤和夫
    • 学会等名
      第42回複素環化学討論会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      20121011-20121013
  • [学会発表] テロメアグアニン四重鎖に対するケージドリガンドの合成と活性評価2012

    • 著者名/発表者名
      中村貴大、飯田圭介、新家一男、清宮啓之、長澤和夫
    • 学会等名
      第71回日本癌学会学術集会
    • 発表場所
      札幌市教育文化会館
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] phakellin類の全合成研究2012

    • 著者名/発表者名
      今岡拓哉、秋元隆史、狩野恭平、岩田真、岩本理、長澤和夫
    • 学会等名
      第54回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      東京農業大学
    • 年月日
      20120918-20120920
  • [学会発表] Catalytic Asymmetric α-Hydroxylation of Pyranoindolizine Derivatives Using Guanidine-Urea Bifunctional Organocatalyst2012

    • 著者名/発表者名
      Minami Odagi, Tatsuya Watanabe, Kazuo Nagasawa
    • 学会等名
      International Conference of Catalyst in Organic Synthesis
    • 発表場所
      Zelinsky Institute of Organic Chemistry (Moscow, Russia)
    • 年月日
      20120915-20120920
  • [学会発表] Synthesis and evaluation of telomestatin derivatives of macrocyclic polyoxazoles and application to a caged G4 ligand2012

    • 著者名/発表者名
      中村貴大、飯田圭介、大竹輝美、寺正行、清宮啓之、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th Korea-Japan-Germany Joint Symposium on Cancer and Aging Research
    • 発表場所
      Gyeongju Hilton Hotel (Gyeongju, South Korea)
    • 年月日
      20120705-20120707
  • [学会発表] フェノール性水酸基を側鎖に有するグアニン四重鎖リガンドの創製2012

    • 著者名/発表者名
      中村貴大、飯田圭介、大竹輝美、新家一男、清宮啓之、長澤和夫
    • 学会等名
      第16回日本がん分子標的治療学会
    • 発表場所
      西日本総合展示場-小倉
    • 年月日
      20120627-20120629
  • [学会発表] グアニジン/チオウレア触媒を用いた不斉マイケル反応の開発

    • 著者名/発表者名
      小島浩平、堀次奈津子、安井浩司、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] Synyhesis of macrocyclic hexaoxazole (6OTD) and evaluation of its G4 stabilization

    • 著者名/発表者名
      大竹輝美、飯田圭介、中村貴大、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] Synthetic studies on Lymphostin

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamada, Yohei Takayama, Shinya Tatekabe, Kazuo Nagasawa
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] Synthetic studies on Cylindradine A

    • 著者名/発表者名
      岩田真、狩野恭兵、今岡拓哉、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] Synthetic studies on vitamin D derivatives with lactam structure

    • 著者名/発表者名
      阿部瑠美、外薗彩、永井優、飯田圭介、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] Synthesis of saxitoxin derivatives and evaluation of their NaCh inhibitory activity

    • 著者名/発表者名
      増田朝子、篠原涼子、岩本理、秋元隆史、山下まり、長澤和夫
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-Special)
    • 発表場所
      工学院大学八王子キャンパス
  • [学会発表] 有機合成を基盤とするDNA高次構造の安定化と生命科学への展開

    • 著者名/発表者名
      長澤和夫
    • 学会等名
      有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学 千葉県 野田市
    • 招待講演
  • [学会発表] グアニジンアルカロイド類の合成戦略

    • 著者名/発表者名
      長澤和夫
    • 学会等名
      有機合成化学協会講習会
    • 発表場所
      長井記念会館 東京都 渋谷区
    • 招待講演
  • [学会発表] Telomeric DNA and Cancer Chemotherapy

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Nagasawa
    • 学会等名
      1st NanoTechnology symposium, I.R. Iran in Japan
    • 発表場所
      八芳園 東京都 港区
    • 招待講演
  • [学会発表] 天然物を基盤とするDNA高次構造の安定化と生命科学への展開

    • 著者名/発表者名
      長澤和夫
    • 学会等名
      高知大学:統合的バイオイメージング研究者育成事業-ミニシンポジウム-天然物化学とケミカルバイオロジーの新展開
    • 発表場所
      高知大学
    • 招待講演
  • [図書] Stereoselective Synthesis of Drugs and Natural Products: Chapter 27 Stereoselective organocatalyzed C-C bond-forming reactions2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Nagasawa
    • 総ページ数
      26
    • 出版者
      John Wiley and Sons
  • [図書] Comprehensive Chirality: 6.6 Henry and aza-Henry Reactions2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Nagasawa
    • 総ページ数
      37
    • 出版者
      Elsevier

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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