Development of 3D skeleton compound library targeting protein-protein interaction

开发针对蛋白质-蛋白质相互作用的3D骨架化合物库

• 批准号: 22K19104
• 负责人: 中村 浩之
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19104/
• 关键词: タンパク質間相互作用; α-ヘリックス; SARS-Cov-2; ３次元骨格分子; ３D骨格; ヘリックス模倣; AI技術

多くのタンパク質間相互作用(PPI)界面を形成する部分立体構造に着眼し、そのヘリックスを模倣する籠型3D骨格低分子の創出する。SARS-Cov-2ウイルスの感染に重要なスパイクタンパク質表面のRBDとヒト細胞表面のACE2受容体のPPIに着目し、これを阻害する低分子を見出すことが本研究の目的である。2022年度は、最近報告された、SARS-CoV-2 のスパイクタンパク質表面の RBD に結合するヘリックスペプチド断片情報をもとに、RBDと相互作用 していると考えられるアミノ酸残基をアラニン置換したペプチドを合成し、ACE2受容体のα-ヘリックスペプチドの「Hotspot」を検出した。そして、このHotspotのアミノ酸残基から離れたアミノ酸残基に、蛍光色素の導入を検討した。４種類の蛍光色素導入ペプチドを合成し、二次構造変化を、円偏光二色性（CD）測定することにより検証した。次に、Delta変異株(B.1.617.2)と Omicron変異株(BA.5)のRBDを用いて、RBD滴定アッセイを実施した。Delta変異株およびOmicron変異株のEC50はそれぞれ5.2 nMおよび2.2 nMであり、Wuhan-H-1株のRBDと同様に、相互作用することが示唆された。このアッセイ系を用いて、天然物glycyrrhizinがSARS-Cov-2ウイルスの感染に重要なスパイクタンパク質表面のRBDとヒト細胞表面のACE2受容体のPPIを阻害することを初めて実証した。同時に、PPIを標的とした３次元骨格分子骨格の構築を検討し、複雑な三次元足場に基づくペプチドミメティクス設計のための分子発生器、「DeepCubist」をドイツ・ボン大学のBajorath教授と共同開発した。

我们专注于形成许多蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）界面的部分三维结构，并创建模仿螺旋的小篮形的3D骨架分子。这项研究的目的是将重点放在峰值蛋白表面上的RBD上，这对于SARS-COV-2病毒感染至关重要，并找到抑制它们的小分子。在2022财年中，我们基于最近报道的有关Helix肽片段与SARS-COV-2的尖峰蛋白上与RBD结合的螺旋肽片段的信息，与丙氨酸取代的氨基酸残基合成了与RBD相互作用，并检测到了ACE2受体的α-螺旋肽的“热点”。然后，研究了与该热点的氨基酸残基分离的氨基酸残基的荧光染料的引入。合成了四种荧光染料引入的肽，并通过测量圆二色性（CD）来验证二级结构变化。然后使用三角突变体（B.1.617.2）和Omicron突变体（BA.5）进行RBD滴定测定法。三角洲和Omicron突变体的EC50分别为5.2 nm和2.2 nm，表明它们相互作用，类似于Wuhan-H-1菌株的RBD。使用该测定系统，我们首次证明了天然产物糖蛋白抑制尖峰蛋白表面的RBD和人类细胞表面上PPI的RBD，这对于SARS-COV-2病毒感染至关重要。同时，我们研究了针对PPI的三维骨骼分子骨骼的构建，并共同开发了基于复杂的三维脚手架的肽型设计的分子发电机，该分子发电机与复杂的三维脚手架，以及英国波恩大学的Bajorath教授。

项目成果

Development of Peptidomimetics based on three dimensional scaffolds

基于三维支架的肽模拟物的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Kohei Umedera;Taiki Morita;Atsushi Yoshimori;Kentaro Yamada;Hiroyuki Kouji;Hiroyuki Nakamura
• 通讯作者: Hiroyuki Nakamura

Asymmetric construction of densely functionalized three-dimensional aza-tetracyclic scaffolds for drug discovery

用于药物发现的密集功能化三维氮杂四环支架的不对称构建

• DOI: 10.1039/d2cc05700j
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Umedera Kohei;Morita Taiki;Nakamura Hiroyuki
• 通讯作者: Nakamura Hiroyuki

新規ジアザトリシクロウンデカン骨格を基盤とする生物活性分子の創出

基于新型二氮杂三环十一烷骨架创建生物活性分子

• 发表时间: 2023
• 作者: 土井知哉;三浦一輝;梅寺倖平;盛田大輝;中村浩之
• 通讯作者: 中村浩之

ボン大学(ドイツ)

波恩大学（德国）

ペプチド模倣分子への応用を指向した籠型骨格の構造生成器”DeepCubist”の開発

开发“DeepCubist”，一种旨在应用于拟肽分子的笼状结构生成器

• 发表时间: 2023
• 作者: 中村 浩之;梅寺 倖平;吉森 篤史;Hengwei Chen;小路浩之;Jurgen Bajorath
• 通讯作者: Jurgen Bajorath