変異酵素の構造安定化に基づく機能性シャペロン化合物の創製とポンペ病治療への応用

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昨年度の成果として、DNJのC5位に分岐型アルキル基を導入した5-C-heptyl-DNJがGAAに対してKi値0.0047μMと非常に高い親和性を示し、DNJより13倍強力な親和性を示すことを明らかにした。そこで今年度は、ピペリジン型イミノ糖のC5位に分岐した炭素鎖を導入することが普遍的にグルコシダーゼに対する親和性を向上させるかについて検討をおこなった。親化合物としてGAAに対して親和性を全く示さないL-ido-deoxynojirimycin（L-ido-DNJ）を選択し、C5位へのアルキル鎖の導入がGAA親和性に与える影響を精査した。その結果、5-C-methyl-L-ido-DNJはGAAに対してグルコース類似体のDNJに匹敵する非常に強い親和性を示し、Ki値 0.060 μM を示した。この優れたGAAへの親和性の飛躍的な向上は、メチル基とエチル基を導入した場合にのみ観察された。ドッキングシミュレーションの結果、5-C-alkyl-L-ido-DNJのアルキル鎖は、その長さに応じて異なる3つのポケットに収納され、それによって分子配向が変化していることがわかった。5-C-methyl-L-ido-DNJは、酵素の熱安定性を高めるとともに、M519V変異を持つポンペ患者線維芽細胞において、用量依存的に細胞内GAA活性を高め、また酵素のリソソームへの輸送を促進した。本成果は、治療薬への応用展開が難しいとされてきた希少糖、特にL型単糖を擬態したイミノ糖に対して、有効かつ新規な誘導体化法を提供するものである。更に、見いだされた5-C-methyl-L-ido-DNJは、グルコース類似体DNJとは異なるポーズでGAAに結合し、シャペロン活性を発揮することから、DNJによるシャペロン療法が無効な変異を有するポンペ病患者に対する新たな治療薬候補となる可能性がある。