HIV外皮蛋白断片gp41-C34を基にした人工設計型細胞融合阻害剤の創製研究

基于HIV外壳蛋白片段gp41-C34人工设计细胞融合抑制剂的研究

• 批准号: 14021051
• 负责人: 玉村 啓和
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14021051/
• 关键词: 6 helical bundle構造; 膜融合阻害剤; SC34; 人工設計; X線結晶解析; CXCR4アンタゴニスト; T140; ケモカインレセプター

ここ数年、HIVの細胞への侵入のメカニズムの解明に関する研究が飛躍的に進み、「CCR5,CXCR4といったケモカインレセプターがCD4に続くコレセプターであること」と、「HIVのエンベロープ蛋白gp41が細胞に融合する時に6 helical bundle構造を形成すること」が明らかになった。そこで我々は、この2つの作用点に注目し、1.膜融合阻害剤と2.CXCR4アンタゴニストの開発研究を行った。1.SC34を基盤とする膜融合阻害剤の創製研究 C34(gp41のC端側helix領域ペプチド)を基に我々が人工設計した34アミノ酸残基ペプチドSC34およびSC34(EK)は、gp41のN端側helix領域の3量体構造に作用する膜融合阻害剤(6 helical bundle構造形成阻害剤、EC_<50>=0.23nM)であり、今年度、SC34(EK)とN36の複合体の結晶化に成功し、このX線結晶解析を行った。本解析により、複合体が実際に6 helical bundle構造を形成していること、および、SC34(EK)に多く導入したGlu及びLys残基の側鎖はbundle構造から外へ向いていることを明らかにした。そこで、SC34(EK)に2個見られるGlu-Glu-X-X-Lys-Lysの繰り返しのモチーフを5個含むようにデザインしたSC35(EK)を合成した。SC35(EK)の抗HIV活性は、SC34(EK)と同等かやや低下したが(EC_<50>=0.39nM)、6 helical bundle構造の安定性は上昇した。また、これらSC34(EK)誘導体はC34耐性株にも有効性を示した。2.T140を基盤とするCXCR4アンタゴニストの創製研究 我々が数年前に発見したT140は、T細胞指向性HIV-1(X4-HIV-1)の細胞への侵入を特異的にブロックする14アミノ酸残基のペプチド性CXCR4アンタゴニストである。今年度、マウス血清、およびラット肝臓ホモジネート処理においても安定なT140誘導体を見い出した。その際、N末端をアシル化修飾することにより、この部位が新たなpharmacophoreになることがわかり、新規高活性CXCR4アンタゴニスト4F-benzoyl-TE14011を創出した。また、T140のpharmacophoreであるArg^2,Na1^3,Tyr^5,Arg^<14>を含む環状ペンタペプチドライブラリーを構築し、この中からT140に匹敵する高活性を有する化合物FC131を見い出した。本化合物は、分子量約700であり、低分子CXCR4アンタゴニストのリード化合物として有用であると思われる。

在过去的几年里，研究取得了巨大进展，阐明了HIV侵入细胞的机制，发现融合时形成了6个螺旋束结构。因此，我们围绕这两点进行研究，开发了1.膜融合抑制剂和2.CXCR4拮抗剂。 1.基于SC34构建膜融合抑制剂的研究基于C34（gp41的C端螺旋区肽），我们人工设计了34个氨基酸残基的肽SC34和SC34（EK），是gp41的N端作用于侧螺旋区域（6 个螺旋）的三聚体结构的膜融合抑制剂。今年，我们成功结晶了SC34(EK)和N36的复合物，该复合物是一种束结构形成抑制剂(EC_<50>=0.23nM)，并进行了X射线晶体学分析。该分析表明，该复合物实际上形成了6螺旋束结构，并且大量引入SC34(EK)的Glu和Lys残基的侧链从该束结构面向外。因此，我们合成了 SC35(EK)，其被设计为包含五个重复基序 Glu-Glu-X-X-Lys-Lys，这在 SC34(EK) 中出现了两次。 SC35(EK)的抗HIV活性与SC34(EK)相当或略低(EC_<50>＝0.39nM)，但6螺旋束结构的稳定性增加。这些 SC34(EK) 衍生物还显示出针对 C34 抗性菌株的功效。 2. 基于T140的CXCR4拮抗剂的研究我们几年前发现的T140是一种14个氨基酸的蛋白质，可以特异性阻止T细胞亲和性HIV-1（X4-HIV-1）进入细胞是残基的肽CXCR4拮抗剂。今年，我们发现了一种 T140 衍生物，即使用小鼠血清和大鼠肝匀浆处理也很稳定。当时发现通过对N端进行酰化修饰，该位点成为新的药效基团，并创建了新型高活性CXCR4拮抗剂4F-苯甲酰基-TE14011。此外，我们构建了含有T140药效基团Arg^2、Na1^3、Tyr^5和Arg^<14>的环状五肽文库，并发现了具有与T140相当的高活性的化合物FC131。 T140。该化合物的分子量约为 700，据信可用作小分子 CXCR4 拮抗剂的先导化合物。

项目成果

Zhang W, et al.: "A Point Mutation That Confers Constitutive Activity to CXCR4 Reveals T140 is an Inverse Agonist and AMD3100 and ALX40-4C Are Weak Partial Agonists"J Biol. Chem.. 277・27. 24515-24521 (2002)

张W等：“赋予CXCR4组成活性的点突变表明T140是反向激动剂，AMD3100和ALX40-4C是弱部分激动剂”J Biol. 277・24521 (2002)

Fujii N, et al.: "The Therapeutic potential of CXCR4 Antagonists in the Treatment of HIV"Expert Opin. Investig. Drugs. 12・2. 185-195 (2003)

Fujii N 等人：“CXCR4 拮抗剂治疗 HIV 的治疗潜力”专家意见 12・2（2003 年）。