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

2020 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 – 2022-03-31
• Keywords: βーラクタマーゼ / 抗生物質 / 阻害剤 / 感染症 / 加水分解酵素

Outline of Annual Research Achievements

新型のメタロ-β-ラクタマーゼ（NDM-1）が出現し、従来型のメタロ-β-ラクタマーゼとは異なり大腸菌や肺炎桿菌において多く見つかっている。メタロ-β-ラクタマーゼはカルバペネムをはじめほとんど全てのβ-ラクタム剤をも分解し、臨床現場で深刻な問題となっている。さらには、メタロ-β-ラクタマーゼに対しては既存の阻害剤が無効であり、新たな阻害剤開発が急務となっている。本研究では、チオール基と蛍光発色団を適切なスペーサーで連結した阻害剤の合成を行なっている。今回、分子内にアントラセンまたはキノリンを有したチオール化合物を合成し、それらのメタロ-β-ラクタマーゼに対する蛍光特性について検討した。合成した化合物の一例を示す。
N-[7-Chloro-quinolin-4-(2-mercaptoacetylamino)ethyl]-N-methanediamineは4-7-Dichloroquinoline（化合物１とする）を出発物質に用い３工程で合成できた。化合物１の10％メタノールを含む50 mM Tris-HCl (pH 7.4, 0.5 M NaCl)溶液を調製した（化合物1の最終濃度は1 μM）。次に、化合物1 の溶液にメタロ-β-ラクタマーゼ(IMP-1)を0から5 μMまで順次加えながら励起波長330 nmで蛍光スペクトルを測定した。IMP-1の添加と共に、374 nm (最大の蛍光強度)は減少した。IMP-1の濃度変化から解離定数（Kd)を求めると0.5 μMであり、　化合物1はIMP-1と1:1で結合することがわかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

今回、新たに２つの阻害剤を設計・合成することができた。さらには合成した阻害剤とメタロ-β-ラクタマーゼ(IMP-1)との蛍光特性を明らかにすることができ、当初計画通りに進んだと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

合成した阻害剤とメタロ-β-ラクタマーゼ(IMP-1)との共結晶を作成し、X線回折法により阻害様式を明らかにしたいと考えている。

Causes of Carryover

阻害剤の合成が当初予想していたよりも早く終了した。このため化学合成のための購入費が少なくて済んだ。次年度は、阻害剤とメタロ-β-ラクタマーゼとの共結晶の作成を計画中であり、酵素の培養と精製ならびに結晶化に必要な生物系試薬の購入に充てたいと考えている。