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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Structural analysis of a reverse transcriptase inhibitor, EFdA, potent against drug-resistant HIV

Research Project

Project/Area Number 16K08826
Research InstitutionNational Center for Global Health and Medicine

Principal Investigator

前田 賢次  国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 室長 (50758323)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
KeywordsHIV / 逆転写酵素阻害剤 / 薬剤耐性 / 構造解析 / 新薬開発
Outline of Annual Research Achievements

本研究では現在臨床開発段階にある強力なNRTI(逆転写酵素阻害剤):EFdA/MK8591を出発点として薬剤耐性に関わる構造学的解析を行った。EFdAは薬剤耐性HIVに対して極めて強力な効果を維持しているが、その一方で構造的に似た構造を有する類似体には薬剤耐性株に対して活性のないものも存在する。EFdAと野生株HIV-RTとの結晶構造を鋳型とした構造モデリングの検討では、EFdAのように4’位にエチニル基あるいはシアノ基を有する化合物に関してはM184Vなどの薬剤耐性変異を有するHIV-RTに対しても非常に強力な親和性を有することが分かった。それに対して4’位にその他の構造を有する類似化合物は薬剤耐性RTに対しては結合を維持できないことをEFdAとHIV-RTとの結晶構造および構造モデリングにより明らかにした(Cell Chem. Biol. 2018)。その一方でHIV-RTと同じくRT(DNAポリメラーゼ)が治療のターゲットとして有効であるB型肝炎ウイルス(HBV)のRTの構造学的比較解析研究も進めた。HIV-RTの薬剤耐性関連変異であるQ151Mに関して、Q151MのM(メチオニン)はHBVのアミノ酸に対応する変異であるとともにQ151M変異を有するHIV-RTに対して本来はHBVにしか活性を有しないエンテカビル(ETV)が強い活性を持つことが明らかとなった。この機序についてQ151M変異を有するHIV-RTの結晶構造解析を行いその活性獲得機序を構造学的に説明することに成功した(Sci. Rep. 2018)。本研究で得られた成果は、薬剤耐性HIV株に有効な新規抗HIV薬のデザインに有効であるとともに、異なるウイルスのRTおよびDNAポリメラーゼとその阻害剤に関する構造・活性比較解析研究の進展と新たな治療薬開発が期待される。

Research Products

(5 results)

All 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Active-site deformation in the structure of HIV-1 RT with HBV-associated septuple amino acid substitutions rationalizes the differential susceptibility of HIV-1 and HBV against 4?-modified nucleoside RT inhibitors2019

    • Author(s)
      Yasutake Yoshiaki、Hattori Shin-ichiro、Tamura Noriko、Matsuda Kouki、Kohgo Satoru、Maeda Kenji、Mitsuya Hiroaki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 509 Pages: 943~948

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2019.01.026

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The High Genetic Barrier of EFdA/MK-8591 Stems from Strong Interactions with the Active Site of Drug-Resistant HIV-1 Reverse Transcriptase2018

    • Author(s)
      Takamatsu Yuki、Das Debananda、Kohgo Satoru、Hayashi Hironori、Delino Nicole S.、Sarafianos Stefan G.、Mitsuya Hiroaki、Maeda Kenji
    • Journal Title

      Cell Chemical Biology

      Volume: 25 Pages: 1268~1278.e3

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2018.07.014

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synthesis of 4′-Substituted Purine 2′-Deoxynucleosides and Their Activity against Human Immunodeficiency Virus Type 1 and Hepatitis B Virus2018

    • Author(s)
      Kohgo Satoru、Imoto Shuhei、Tokuda Ryoh、Takamatsu Yuki、Higashi-Kuwata Nobuyo、Aoki Manabu、Amano Masayuki、Kansui Hisao、Onitsuka Kengo、Maeda Kenji、Mitsuya Hiroaki
    • Journal Title

      ChemistrySelect

      Volume: 3 Pages: 3313~3317

    • DOI

      10.1002/slct.201800527

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] HIV-1 with HBV-associated Q151M substitution in RT becomes highly susceptible to entecavir: structural insights into HBV-RT inhibition by entecavir2018

    • Author(s)
      Yasutake Yoshiaki、Hattori Shin-ichiro、Hayashi Hironori、Matsuda Kouki、Tamura Noriko、Kohgo Satoru、Maeda Kenji、Mitsuya Hiroaki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 1624

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19602-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 新規抗HBV化合物CFCPの発見とその抗HBV活性及び薬理学的動態の解析2018

    • Author(s)
      鍬田伸好、青木宏美、林佐奈衣、熊本浩樹、服部真一朗、前田賢次、田中靖人、満屋裕明
    • Organizer
      第28回抗ウイルス療法学会学術集会・総会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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