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

基于突变酶结构稳定的功能伴侣化合物的创建及其在庞贝病治疗中的应用

基本信息

批准号：
21K06451
负责人：
加藤敦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

作为去年的结果，我们透露，在DNJ的C5位置引入了分支烷基的5-C-Heptyl-DNJ表现出非常高的亲和力，Ki值的GAA值为0.0047μm，显示出比DNJ强的亲和力13倍。因此，今年我们研究了在哌啶型伊米诺糖的C5位置引入分支碳链是否会普遍改善对葡萄糖酶的亲和力。作为母体化合物L-ido-Deoxynojirimycin（L-IDO-DNJ），对GAA没有亲和力，并且检查了在C5位置对GAA亲和力引入烷基链的效果。结果，5-C-甲基-L-IDO-DNJ对GAA的亲和力非常强，可与葡萄糖类似物DNJ相当，Ki值为0.060μm。仅当引入甲基和乙基时，才能观察到这种对GAA的极好亲和力。对接模拟表明，5-C-烷基-L-IDO-DNJ的烷基链根据其长度而定在三个不同的口袋中，从而改变了分子方向。 5-C-甲基-L-IDO-DNJ提高了酶的热稳定性，以剂量依赖性的方式携带M519V突变的蓬松患者成纤维细胞中的细胞内GAA活性增加，并促进酶向溶酶体的转运。该结果为稀有糖的衍生化提供了一种有效而新颖的方法，尤其是被认为难以应用于治疗剂的伊米诺糖糖，这些糖特别难以实现。此外，发现的5-C-甲基-L-IDO-DNJ与葡萄糖类似物DNJ不同姿势结合了GAA，并发挥伴侣活性，从而使DNJ的伴侣治疗可能是对庞然大物疾病患者患有无效突变的庞贝患者的一种新的潜在治疗剂。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Introduction of C-alkyl branches to L-iminosugars changes their active site binding orientation

将 C-烷基分支引入 L-亚氨基糖改变了它们的活性位点结合方向

DOI：
10.1039/d2ob01099b
发表时间：
2022
期刊：
Organic and Biomolecular Chemistry
影响因子：
3.2
作者：
Kato Atsushi;Nakagome Izumi;Yoshimura Kosuke;Kanekiyo Uta;Kishida Mana;Shinzawa Kenta;Lu Tian-Tian;Li Yi-Xian;Nash Robert J.;Fleet George W. J.;Tanaka Nobutada;Yu Chu-Yi
通讯作者：
Yu Chu-Yi

Universite de Poitiers(フランス)

普瓦捷大学（法国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Stereocomplementary synthesis of casuarine and its 6-epi-, 7-epi-, and 6,7-diepi-stereoisomers.

木麻黄碱及其 6-epi-、7-epi- 和 6,7-diepi- 立体异构体的立体互补合成。

DOI：
10.1039/d1ob01725j
发表时间：
2021
期刊：
Org. Biomol. Chem.
影响因子：
0
作者：
Li;Y.-X.;Wang;J.-Z.;Kato;A.;Shimadate;Y.;Kise;M.;Jia;Y.-M.;Fleet;G.W.J.;Yu;C.-Y.
通讯作者：
C.-Y.

6-Fluoro-casuarine誘導体の各種グリコシダーゼに対する阻害活性と構造活性相関

6-氟木麻黄碱衍生物对多种糖苷酶的抑制活性及构效关系