細菌性薬剤耐性タンパク質を標的としたデュアルターゲット型治療薬の開発研究

针对细菌耐药蛋白的双靶点治疗药物的研发

• 批准号: 21H02967
• 负责人: 和知野 純一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Shubun University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02967/
• 关键词: メタロ-β-ラクタマーゼ; 阻害剤; 化合物合成; カルバペネム; X線結晶構造解析; メタロβ-ラクタマーゼ; カルバペネマーゼ; 競合阻害; 腸内細菌目細菌; 薬剤耐性菌

本研究では、２つの薬剤耐性タンパク質の機能を抑制する化合物の創出を目指している。今年度は、スクリーニング試験により発見したシード化合物を基盤に、その化合物を構造展開し、さらに阻害活性を増強することに注力した。およそ半年の期間を費やし、化合物の構造展開を試みたが、複数の合成経路について検討したにも関わらず、目的の化合物を得ることはできなかった。そこで、代替案として、当初予定の化合物に構造が類似し、阻害活性増強が期待できる化合物を合成することとした。その結果、当該化合物については合成することができた。合成した化合物について、in vitroにおける酵素阻害実験を行なったところ、薬剤耐性タンパク質Aに対する阻害活性は十分に認められたが、薬剤耐性タンパク質Bに対しては、極めて弱い阻害活性しか認められなかった。大腸菌を用いた試験においては、薬剤耐性タンパク質Aを発現する大腸菌に対して阻害活性が認められたが、薬剤耐性タンパク質Bを発現する大腸菌に対しては阻害活性が全く認められなかった。したがって、薬剤耐性タンパク質Bに対する阻害活性を増強するような化合物改変が必要であると考えられた。そこで、X線結晶構造解析により、薬剤耐性タンパク質Bと阻害剤との結合様式をあきらかにし、その座標情報を基盤に、化合物改変の方向性を決定することとした。現在、薬剤耐性タンパク質Bについては、回折データの収集に至適な結晶を得ることができている。

在这项研究中，我们的目标是创造抑制两种耐药蛋白功能的化合物。今年，我们重点开发通过筛选测试发现的种子化合物的结构，并进一步增强其抑制活性。他们花了大约半年的时间尝试开发该化合物的结构，但尽管考虑了多种合成路线，但仍无法获得所需的化合物。因此，作为替代方案，我们决定合成一种与最初计划的化合物具有相似结构的化合物，并且有望具有增强的抑制活性。结果，可以合成该化合物。当合成的化合物进行体外酶抑制实验时，观察到对耐药蛋白A有足够的抑制活性，但对耐药蛋白B仅观察到极弱的抑制活性。在使用大肠杆菌的试验中，观察到对表达耐药性蛋白A的大肠杆菌的抑制活性，但对表达耐药性蛋白B的大肠杆菌没有观察到抑制活性。因此，认为有必要对该化合物进行修饰，以增强其对耐药蛋白B的抑制活性。因此，我们决定利用X射线晶体结构分析来阐明耐药蛋白B与抑制剂的结合模式，并根据该坐标信息，确定化合物修饰的方向。目前，我们已经能够获得适合收集衍射数据的耐药蛋白B晶体。

项目成果

Practical Agar-Based Disk Diffusion Tests Using Sulfamoyl Heteroarylcarboxylic Acids for Identification of Subclass B1 Metallo-β-Lactamase-Producing <i>Enterobacterales</i>

使用磺胺酰杂芳基羧酸进行实用琼脂纸片扩散试验，鉴定产金属-β-内酰胺酶 B1 亚类<i>肠杆菌</i>

• DOI: 10.1128/jcm.00761-21
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Clinical Microbiology
• 影响因子: 9.4
• 作者: Norizuki Chihiro;Wachino Jun-ichi;Jin Wanchun;Kimura Kouji;Kawamura Kumiko;Nagano Noriyuki;Arakawa Yoshichika
• 通讯作者: Arakawa Yoshichika

Dissecting the clonality of I1 plasmids using ORF-based binarized structure network analysis of plasmids (OSNAp)

使用基于 ORF 的质粒二值化结构网络分析 (OSNAp) 剖析 I1 质粒的克隆性

• DOI: 10.1016/j.jiac.2021.12.003
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Infection and Chemotherapy
• 影响因子: 2.2
• 作者: Suzuki Masahiro;Norizuki Chihiro;Wachino Jun-ichi;Kawamura Kumiko;Nagano Noriyuki;Nagano Yukiko;Hayashi Wataru;Kimura Kouji;Doi Yohei;Arakawa Yoshichika
• 通讯作者: Arakawa Yoshichika

Crystal Structures of Metallo-β-Lactamase (IMP-1) and Its D120E Mutant in Complexes with Citrate and the Inhibitory Effect of the Benzyl Group in Citrate Monobenzyl Ester

金属-β-内酰胺酶(IMP-1)及其D120E突变体与柠檬酸盐复合物的晶体结构及柠檬酸单苄酯中苄基的抑制作用

• DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c00308
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Medicinal Chemistry
• 影响因子: 7.3
• 作者: Yamaguchi Yoshihiro;Kato Koichi;Ichimaru Yoshimi;Jin Wanchun;Sakai Misa;Abe Miki;Wachino Jun-ichi;Arakawa Yoshichika;Miyagi Yukina;Imai Masanori;Fukuishi Nobuyuki;Yamagata Yuriko;Otsuka Masami;Fujita Mikako;Kurosaki Hiromasa
• 通讯作者: Kurosaki Hiromasa

Bird's-eye MApping of plasmids (BeMAp) for visualization and comparison of genomic structures of different plasmids by mapping antimicrobial resistance genes on spreadsheets

质粒鸟瞰图绘制 (BeMAp)，通过在电子表格上绘制抗菌素耐药性基因来可视化和比较不同质粒的基因组结构

• DOI: 10.1016/j.mimet.2022.106645
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Microbiological Methods
• 影响因子: 2.2
• 作者: Tsuda Yusuke;Suzuki Masahiro;Wachino Jun-ichi;Kimura Kouji;Arakawa Yoshichika
• 通讯作者: Arakawa Yoshichika

Difference in the Inhibitory Effect of Thiol Compounds and Demetallation Rates from the Zn(II) Active Site of Metallo-β-lactamases (IMP-1 and IMP-6) Associated with a Single Amino Acid Substitution

与单一氨基酸取代相关的硫醇化合物的抑制效果和金属-β-内酰胺酶（IMP-1 和 IMP-6）Zn(II) 活性位点的脱金属率的差异

• DOI: 10.1021/acsinfecdis.2c00395
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Infectious Diseases
• 影响因子: 5.3
• 作者: Yamaguchi Yoshihiro;Kato Koichi;Ichimaru Yoshimi;Uenosono Yuya;Tawara Sakiko;Ito Rio;Matsuse Natsuki;Wachino Jun-ichi;Toma-Fukai Sachiko;Jin Wanchun;Arakawa Yoshichika;Otsuka Masami;Fujita Mikako;Fukuishi Nobuyuki;Sugiura Kirara;Imai Masanori;Kurosaki Hir
• 通讯作者: Kurosaki Hir