セミラショナル医薬品設計:ファージライブラリーとコンピュータ支援薬物設計との融合

本研究では,ファージ表層提示ライブラリー法とコンピュータ支援薬物設計(バーチャルスクリーニング)とを融合させた新しい医薬品設計手法を開発する.すなわち,強固な立体構造をもつペプチドから構成されるファージ・ライブラリーを構築し,その中から標的タンパク質に結合するペプチドを検索する.得られたペプチドは強固な立体構造を持つので,その構造からファーマコフォアの3次元構造情報を入手し,その情報をもとに低分子化合物ライブラリーをバーチャルスクリーニングして,医薬品リード化合物を設計する.本手法は,ファージ表層提示ライブラリー(進化分子工学)とバーチャルスクリーニング法(計算化学)とを組み合わせた独創的な医薬品設計である.(1)受容体結合性ペプチドのファーマコフォアの決定: G-CSF受容体結合性ペプチドのC-末端ヘリックスの各アミノ酸残基をアラニンに置換した変異体ペプチドを合成し,受容体結合活性やヘリックス構造安定性における各アミノ酸残基の寄与を決定した.アラニンスキャニングの結果およびペプチドとG-CSFのX線構造の重ね合わせにより,G-CSF受容体とペプチドとの結合に重要な活性残基は,Leu28,Lys29,Glu32,Leu33であることが判明した.(2)低分子リード化合物の設計と合成:上記のアミノ酸残基を空間的に適格に配置できれば,G-CSF受容体と結合する低分子リガンドが設計出来る.そこで,tk-56を設計し,合成した.得られた低分子化合物tk-56はG-CSF受容体に弱いながらも特異的な結合活性を有することが判明した.

本研究では,ファージ表層提示ライブラリー法とコンピュータ支援薬物設計(バーチャルスクリーニング)とを融合させた新しい医薬品設計手法を開発する.すなわち,強固な立体構造をもつペプチドから構成されるファージ・ライブラリーを構築し,その中から標的タンパク質に結合するペプチドを検索する.得られたペプチドは強固な立体構造を持つので,その構造からファーマコフォアの3次元構造情報を入手し,その情報をもとに低分子化合物ライブラリーをバーチャルスクリーニングして,医薬品リード化合物を設計する.本手法は,ファージ表層提示ライブラリー(進化分子工学)とバーチャルスクリーニング法(計算化学)とを組み合わせた独創的な医薬品設計である.(1)受容体結合性ペプチドのファーマコフォアの決定: G-CSF受容体結合性ペプチドのC-末端ヘリックスの各アミノ酸残基をアラニンに置換した変異体ペプチドを合成し,受容体結合活性やヘリックス構造安定性における各アミノ酸残基の寄与を決定した.アラニンスキャニングの結果およびペプチドとG-CSFのX線構造の重ね合わせにより,G-CSF受容体とペプチドとの結合に重要な活性残基は,Leu28,Lys29,Glu32,Leu33であることが判明した.(2)低分子リード化合物の設計と合成:上記のアミノ酸残基を空間的に適格に配置できれば,G-CSF受容体と結合する低分子リガンドが設計出来る.そこで,tk-56を設計し,合成した.得られた低分子化合物tk-56はG-CSF受容体に弱いながらも特異的な結合活性を有することが判明した.