リードスルー作用に着目した新規高活性ネガマイシン誘導体の創製とその作用機構の解明

创造一种新型高活性负霉素衍生物，重点关注通读作用并阐明其作用机制

• 批准号: 16J08454
• 负责人: 濱田 圭佑
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J08454/
• 关键词: リードスルー; ネガマイシン; 筋ジストロフィー; ナンセンス変異; 遺伝病

デュシェンヌ型筋ジストロフィーをはじめとする各種遺伝性疾患の中には、ナンセンス変異によって発症するものが知られている。ナンセンス変異が生じると、その構造遺伝子中に中途終止コドン(PTC)が挿入されることでその上流でタンパク質翻訳が終了し、機能不全の不完全長タンパク質が生成する。近年、このPTCを読み飛ばす(リードスルー)することで全長タンパク質を発現する試みが注目を集めており、種々の低分子化合物がこのリードスルー活性を有していることが明らかとなっている。1970年に放線菌より単離同定された、ジペプチド様抗生物質(+)-negamycin (1)もリードスルー化合物の一つである。これまで我々は、1を基盤とした構造最適化研究を展開し、高活性誘導体TCP-112 (2) の独自開発に成功すると同時に、2のC末端に着目したプロドラッグ化によりTCP-182 (3) 、そして3位アシル鎖に着目した構造変換よりTCP-1109 (4)、の獲得にも成功している。本研究は、(A) さらなる高活性誘導体を創製するべく、2および4をリード化合物とする構造活性相関研究を展開し、構造最適化、及び各種官能基の置換を行うことで、より効力の高いリードスルー化合物を獲得するとともに、(B) 未だ同定されていないネガマイシンの真の分子標的とその詳細な認識部位の同定、及びリードスルー作用の活性発現機構を明らかにするべく、ケミカルバイオロジー研究を展開するものである。ネガマイシン結合部位及びその活性発現機構の解析研究として、出芽酵母 （多剤超感受性酵母株：12geneΔHSR） をモデル生物として用いる遺伝学的解析研究を展開した。その結果、リードスルー耐性株の単離・ゲノムシーケンスによる変異箇所の同定を通じて、ネガマイシンの細胞内導入に関与するトランスポーターを同定することに成功した。

在各种遗传性疾病中，包括杜兴（Duchenne）肌肉营养不良，由于胡说八道突变而发展。当发生废话突变时，将中期终止密码子（PTC）插入结构基因中，导致蛋白质翻译在其上游完成，从而导致功能障碍的不完全长度蛋白质。近年来，尝试通过跳过PTC（读取）来表达全长蛋白的尝试引起了人们的注意，并且已经揭示了各种小分子化合物具有这种读取活性。二肽样抗生素（+） - 1970年从放线菌中分离并鉴定出来的尼霉素（1）也是读入的化合物之一。到目前为止，我们一直在基于1的结构优化研究，并成功地开发了高度活跃的TCP-112（2），同时，我们成功地获得了TCP-182（3），通过在2个和TCP-1109（4）的结构转换中，在Acilteral Changion Chand In contructiation（4）的结构上，将其促进了Acyl Chains（Acyl Chains in act in contentation），该研究（Acyl Chandity）在Acyl Chains a actery postenty postient with In contention（4）的结构（一个研究）。使用2和4作为铅化合物的研究以创建更具活性的衍生物，并通过优化各种官能团的结构和替代，获得更有效的读取化合物，以及（b）开发化学生物学研究以识别Negamycin的真正分子靶标，并阐明其详细的识别位点，并阐明阅读能力表达的机制。作为对Negamycin结合位点及其活性表达机制的研究，我们使用牺牲酵母（多种超敏感酵母菌菌株：12GeneΔHSR）作为模型生物进行了遗传分析研究。结果，我们成功地通过基因组测序分离耐读 - 抗性菌株并通过基因组测序来鉴定突变位点，从而成功地鉴定了参与细胞内引入的转运蛋白。

项目成果

ネガマイシンN末端アミノ基の修飾による高活性リードスルー化合物の創製

通过修饰奈加霉素 N 末端氨基创建高活性通读化合物

• 发表时间: 2017
• 作者: 新井 実咲;濵田 圭佑;小林 美咲;大村 紀子;田口 晃弘;高山 健太郎;谷口 敦彦;林 良雄
• 通讯作者: 林 良雄

Chemotherapeutics Overcoming Nonsense Mutation-Associated Genetic Diseases : Medicinal Chemistry of Negamycin

克服无义突变相关遗传病的化疗：负霉素的药物化学

• DOI: 10.1038/ja.2017.112
• 发表时间: 2017
• 期刊: Journal of Antibiotics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Akihiro Taguchi;Keisuke Hamada;and Yoshio Hayashi
• 通讯作者: and Yoshio Hayashi

高活性リードスルー誘導体の獲得を目指したネガマイシン天然類縁体の構造活性相関研究

负霉素天然类似物的构效关系研究，旨在获得高活性的通读衍生物

• 发表时间: 2016
• 作者: 小林 美咲;濵田 圭佑;田口 晃弘;村上 沙織;新井 実咲;塩塚 政孝;高山 健太郎;松田 良一;林 良雄
• 通讯作者: 林 良雄

The Yeast Role in Medical Applications : Multidrug Sensitive Yeast Strains, Useful Tools for Chemical Genetics

酵母在医学应用中的作用：多药敏感酵母菌株，化学遗传学的有用工具

• 发表时间: 2018
• 作者: Takumi Chinen;Keisuke Hamada;Akihiro Taguchi;Yukihiro Asami;Kazuro Shiomi;Yoshio Hayashi and Takeo Usui
• 通讯作者: Yoshio Hayashi and Takeo Usui

Structure-activity relationship study of leucyl-3-epi-deoxynegamycin for potent readthrough activity to premature termination codon

亮氨酰-3-表脱氧霉素的构效关系研究对提前终止密码子的有效通读活性

• DOI: 10.1021/acsmedchemlett.7b00269
• 发表时间: 2017
• 期刊: ACS Medicinal Chemistry Letters
• 影响因子: 4.2
• 作者: Akihiro Taguchi;Keisuke Hamada;Masataka Shiozuka;Misaki Kobayashi;Saori Murakami;Kentaro Takayama;Atsuhiko Taniguchi;Takeo Usui;Ryoichi Matsuda;Yoshio Hayashi
• 通讯作者: Yoshio Hayashi