DNAポリメラーゼβおよびDNAトポイソメラーゼII新規特異的阻害物質の研究

新型DNA聚合酶β和DNA拓扑异构酶II特异性抑制剂的研究

• 批准号: 14780466
• 负责人: 水品 善之
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kobe Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780466/
• 关键词: DNAポリメラーゼβ; DNAトポイソメラーゼII; 酵素阻害剤; 蛋白質立体構造; 抗癌剤; コンピュータ・シミュレーション; タンパク質立体構造

(1)天然材料からDNAポリメラーゼおよびDNAトポイソメラーゼII阻害物質の探索天然からDNAポリメラーゼβおよびDNAトポイソメラーゼIIを選択的に阻害する物質を探索した。薬用植物であるナンテンの葉から細胞を脱分化させて、大量培養した細胞の脂溶性抽出液に両酵素の阻害活性が見られたので、阻害物質を単離・精製した。化学構造を^1H-および^<13>C-NMR,FAB-MSで解析した結果、トリテルペンであった。そこで、この細胞に存在する各種トリテルペン類を単離・精製、化学構造を決定してから、トリテルペンの構造とDNAポリメラーゼβおよびDNAトポイソメラーゼIIの阻害活性の相関を調査した。カルボキシル基(COOH基)を有すること、水酸基(OH基)が少ないことが両酵素の阻害に必須であることをが示唆されたDNAポリメラーゼβとDNAトポイソメラーゼIIの共通阻害にはトリテルペンのステロール骨格の構造が関わっており、olide型やlupane型よりも、ursane型が阻害に重要であることがわかった。(2)酵素-阻害剤の分子間相互作用の解析DNAトポイソメラーゼII阻害剤として報告されているHoppospongic acid A (HA-A)がDNAポリメラーゼβを阻害することを見出した。DNAポリメラーゼβ (39kDa)はトリプシンで加水分解してdNTP結合活性を持つ31kDaドメイン断片とDNA結合活性を持つ8kDaドメイン断片に分けることができる。これら酵素や断片を用いてHAAとの分子間相互作用測定を実施した。その結果、HA-Aは8kDaドメインのssDNA結合活性に必須なアミノ酸群と結合することが解明された。そして、そのアミノ酸群を鋳型にしてDNAトポイソメラーゼIIのssDNA結合活性領域におけるHA-A結合シミュレーションに成功した。

（1）从天然材料中搜索DNA聚合酶和DNA拓扑异构酶II抑制剂，我们搜索了从天然材料中选择性抑制DNA聚合酶β和DNA拓扑异构酶II的物质。从药用植物Nanten的叶片中推导细胞，并且因为在大量培养的细胞的脂解提取物中观察到了这两种酶的抑制活性，因此将抑制性物质分离并纯化。使用 ^1H-和 ^<13> C-NMR和FAB-MS分析化学结构，发现它是三萜。因此，分离并纯化了这些细胞中存在的各种三萜烯，并确定了化学结构，并研究了三萜的结构与DNA聚合酶β的抑制活性与DNA拓扑酶II之间的相关性。三萜的固醇骨架的结构参与了对DNA聚合酶β和DNA拓扑异构酶II的共同抑制作用，这表明拥有羧基（COOH组），并且低羟基（OH组）对于两种酶的抑制作用是至关重要的，而Ursane类型则比OLID和lide and和lide更重要。 （2）分析酶抑制剂的分子间相互作用，我们发现Hoppospongic Acid A（HA-A）是据报道的DNA拓扑异构酶II抑制剂，抑制了DNA聚合酶β。 DNA聚合酶β（39 kDa）可以用胰蛋白酶水解，将其分成具有DNTP结合活性的31 kDa结构域片段，并具有8 kDa结构域片段，具有DNA结合活性。这些酶和片段用于测量与HAA分子间相互作用。结果，发现HA-A与8KDA结构域的ssDNA结合活性必不可少的氨基酸结合。然后，使用氨基酸基作为模板，HA-A结合模拟在DNA拓扑异构酶II的ssDNA结合活性区域中成功。

项目成果

Yoshiyuki Mizushina et al.: "A plant phytotoxin, solanapyrone A, is an inhibitor of DNA polymerase β and λ"J. Biol. Chem.. 277・1. 630-638 (2002)

Yoshiyuki Mizushina 等：“植物毒素，茄吡酮 A，是 DNA 聚合酶 β 和 λ 的抑制剂”J. Biol. 277・1 (2002)。

Shunya Takahashi et al.: "Total synthesis of dehydroaltenusin"Tetrahedron Lett.. 44・9. 1875-1877 (2003)

Shunya Takahashi 等：“脱氢altenusin 的全合成”Tetrahedron Lett.. 1875-1877 (2003)。

Yoshiyuki Mizushina et al.: "Cyanogenic glycoside from Taraxacum officinale"Natural Med.. (in press). (2003)

Yoshiyuki Mizushina 等人：“来自蒲公英的氰甙”Natural Med..（出版中）。

Chikako Murakami et al.: "Structure-function relationship of synthetic sulfoquinovosyl-acylglycerols as a mammalian DNA polymerases inhibitors"Arch. Biochem. Biophys.. 403・2. 229-236 (2002)

Chikako Murakami 等人：“合成磺基奎诺酰基甘油作为哺乳动物 DNA 聚合酶抑制剂的结构与功能关系”Arch. Biophys.. 229-236 (2002)

Yoshiyuki Mizushina et al.: "Molecular action mode of hippospogic acid A, an inhibitor of gastrulation of starfish embryos"J.Biochem.. 133・4. 541-552 (2003)

Yoshiyuki Mizushina等：“海马胚胎原肠胚形成抑制剂马马酸A的分子作用模式”J.Biochem.. 133・4（2003）。