カルバペネム抗菌薬をも不活化するメタロ-β-ラクタマーゼの阻害剤・検出剤の合成

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08376
• Research Institution: Kinjo Gakuin University
• Principal Investigator: 黒崎 博雅 金城学院大学, 薬学部, 教授 (70234599)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福石 信之 金城学院大学, 薬学部, 教授 (70248326)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: βーラクタム剤 / 阻害剤 / メタローβーラクタマーゼ / X線結晶構造解析 / 薬剤耐性菌

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではメタローβーラクタマーゼに対して臨床で有効な阻害剤の開発を目指している。本年度はまず、チオール基を有する化合物を合成し、メタローβーラクタマーゼに対する阻害活性を評価した。チオール基が亜鉛イオンに配位するという阻害機構をもとに新規阻害剤、4-ニトロフェニル-3-メルカプトプロピオネート（NPMP）を合成し、メタローβーラクタマーゼに対する阻害活性を検討したところ、強い阻害作用を示した。また、この阻害剤をメタローβーラクタマーゼと0℃で一定時間共存させた後、ゲルろ過により遊離の阻害剤を分離し、得られたメタローβーラクタマーゼの活性測定を行ったところ、ゲルろ過により活性は回復せず、メタローβーラクタマーゼを非可逆的に阻害することがわかった。また、NPMPとメタローβーラクタマーゼを共存させた後、ゲルろ過し、得られたメタローβーラクタマーゼをタンパク分解酵素であるトリプシンによりフラグメント化した後、MALDI-TOF MSを測定したところ、メタローβーラクタマーゼのフラグメント153～178のいずれかのアミノ酸残基とNPMPのメルカプトプロピオニル断片が共有結合していることがわかった。
また、メルカプトカルボン酸のチオール基とカルボン酸との間の炭素鎖が3-メルカプトプロピオン酸よりも1つ長い4-メルカプト酪酸を合成し、メタローβーラクタマーゼに対する阻害作用を検討したところ、拮抗阻害を示し、阻害定数Kiは40 μMとなった。
市販の１２種類のチオール化合物を用い、メタローβーラクタマーゼに対する阻害作用を検討したところ、いずれも可逆的に阻害することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

メタローβーラクタマーゼを阻害する化合物を新規に合成し、標的酵素に対する阻害活性を評価することができた。また、市販の試薬の中からメタローβーラクタマーゼを阻害する化合物を見出した。

Strategy for Future Research Activity

今回新規に合成した化合物は、メタローβーラクタマーゼを阻害することがわかったので、今後はX線結晶構造解析により阻害様式を明らかにして行く予定である。

Causes of Carryover

今年度は、化学合成ならびに既存の試薬からメタローβーラクタマーゼを阻害する化合物の探索がお概ね計画通りに進行することができた。そのため、試薬、ガラス器具の購入費が当初見積もっていたよりも少なくて済んだ。最終年度では、阻害剤を大量合成するために受託合成を考えており、その費用に充てる予定である。