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。

众所周知，包括杜氏肌营养不良症在内的多种遗传疾病都是由无义突变引起的。当发生无义突变时，提前终止密码子 (PTC) 会被插入到结构基因中，导致蛋白质翻译终止于上游，产生功能失调、长度不完整的蛋白质。近年来，通过跳过这种PTC（read-through）来表达全长蛋白质的尝试引起了人们的关注，并且已经清楚各种低分子量化合物具有这种read-through活性。 1970年从放线菌中分离鉴定出的二肽样抗生素(+)-负霉素(1)也是通读化合物之一。迄今为止，我们在1的基础上进行了结构优化研究，成功自主开发了高活性衍生物TCP-112(2)，同时开发了TCP-182(3)、TCP-1109(4)。 ）也通过针对3位酰基链的结构改造成功获得。本研究的目的是（A）以2和4为先导化合物开展构效关系研究，以创造出更高活性的衍生物，并通过优化结构和取代各种官能团，开发出更有效的衍生物。为了获得具有高read-through效果的化合物，（B）进行了化学生物学研究，鉴定了negamycin尚未鉴定的真正分子靶点及其详细识别位点，并阐明read的活性表达机制- 通过行动来发展。为了分析负霉素结合位点及其活性表达机制，我们使用酿酒酵母（多药过敏酵母菌株：12geneΔHSR）作为模式生物进行了遗传分析。结果，我们通过分离通读耐药菌株并通过基因组测序鉴定突变位点，成功鉴定了参与将负霉素引入细胞的转运蛋白。

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