PDGFβ受容体阻害剤としてのインドリルキノキサリ ン類の構造活性相関に関する理論的研究
著者 森 芳和
著者別名 Mori, Yoshikazu
雑誌名 博士学位論文要旨 論文内容の要旨および論文審査
結果の要旨／金沢大学大学院自然科学研究科
巻 平成20年6月
ページ 531‑537
発行年 2008‑06‑01
URL http://hdl.handle.net/2297/26879
氏名 学位の種類 学位記番号 学位授与の日付 学位授与の要件 学位授与の題目
森芳和 博士（薬学）
博甲第１０３１号 平成２０年３月２２曰
課程博士(学位規則第４条第１項）
PDGFβ受容体阻害剤としてのインドリルキノキサリン類の構造活性相関に関する
理論的研究
宮本謙一（医学部附属病院・教授）
辻彰（自然科学研究科・教授)，石橋弘行（自然科学研究科・教授)，
松尾淳一（自然科学研究科・准教授)，松下良（自然科学研究科・准教授）
論文審査委員（主査）
論文審査委員（副査）
Platelet-DerivedGrowthFactor-6Receptor(PDGFl3R)isanattractivetherapeutic targetfbrrestenosisanClcancertreatment・Inthepresentstudy）quinoxalin-2-one derivativesalreadyhavebeenidentiHedaspotentinhibitorsfbrPDGF6RbyTlsumura＆
ＣＯ・Ibacceleratetheleadoptimizatioｎｐｒocessofthesesderivatives,structure･based drugdesignbyutimzingstructuralinfbrmationofaPDGF6Risthemostdesired approachHowevenduetothelaclKofstructuralinfbrmationofPDGF6Rhom experiment，ｗｅｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋｈａｖｅｕｓｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍodelingtechniquesfbrthe constructionof3DstructｕｒｅｏｆＰＤＧＦ６ＲａｎＣｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｏｌｅcularinteractionof quinoxalin-2-onederivativeswithPDGF6R，Molecularmodelingtechniquesconsist ofthecomparativemodelingusingthestructuraltemplateofthehomologuekinases，
moleculardynamcssimulationandligand-dockingsimulation．Astheresultsof molecularmodelingofPDGFlmintheinactivestate,twostructuralmodelshavingthe
goodligandbindingpotentialwereobtained、Inordertodeterminethefinalmodel
fiPomtwocandidates,weevaluatedthestructuralactivityrelationship(SAR)between theligandbindingscoreandinhibitoryactivityvalue（IC5ovalue）fbravailable qumoxalin-2-onederivatives・Consequently）ｔｈｅｆｉｎａｌｍｏｄｅｌｗｉｔｈｈｉｇｈＳＡＲｗａｓ ｉｄｅntified、Thismodeldisplayedthemolecularinteractionbetweenthehydrophobic pocketbehindtheATPbindingsiteandthesubstitutionpartofthequmoxalin-2-one
derivatives・
Thesefindingswouldbeusefillinleadoptimizationprocessof
qumoxalm-2-onederivativesfbrPDGF6Rinihibitors-531-
本文
血小板由来増殖因子β受容体（PDGFβ受容体)は､さまざまな癌l)や再狭窄2毛)などの増殖性
の疾患に関する創薬ターゲットとして注目されているチロシンキナーゼファミリーの１つである｡そのため､PDGF6受容体阻害剤は､これまでにもSTI-5717,8)､CT529239)､SUll24810,11)､AGL203312)な
どに代表される多くの有望な阻害剤が見出されている価9.1)。
可４
Fig.１.nlestmcturesoftypicalPDGF6receptortyrosinekinaseinhibitor．
著者らも独自にこれら阻害剤に匹敵する新規インドリルキノキサリン類を見出し､既存の阻害剤
以上の阻害活性とＰＤＧＦβ受容体選択性を有する阻害剤の開発を目的に構造最適化を進めてき
た(Tableｌ)13)。しかしながら､より高活性.高選択的な阻害剤への構造最適化には､未だ立体構造が解明されていないＰＤＧＦβ受容体とｲﾝﾄﾞﾘﾙｷﾉキサリン類との相互作用情報が必要不可欠 である｡よって本研究では､ＰＤＧＦβ受容体チロシンキナーゼとインドリルキノキサリン類の相互作用
情報抽出を目的として､これらの複合体モデルを分子モデリング技術により予測し、阻害活性値 (IC50値)を用いた構造活性相関により相互作用情報の評価を行なった｡以下に本研究で実施した 手順とその結果についてまとめ、最後に本研究の問題点および課題について考察する。Table１.Structureandactivityofquinoxalin-2-onederivatives
ICSC(ILmoyl)a）
Cpd． Ｒ：
ＨｍＦＤ 慰州！
0.030 0.905 0.020
０
ル構造を初期構造として､分子動力学シミュレーション法を用いて様々な構造状態のモデルサン プリングを行った17-21)｡サンプリングしたモデルの中からインＦリルキノキサル類のドッキングシミュ レーションに最適な構造状態をﾘｶﾞﾝﾄﾐ結合ポケットの形状とCpd.’の形状と比較することにより予 測した｡③では､②で得られた予測構造とﾘｰﾄﾞ化合物であるＣｐｄｌとのフレキシブルドッキング計 算を行い、候補となる結合様式を列挙した２２)｡次に候補となる結合様式毎に､Ｃｐｄｌ－７のFシキン グ計算を行った｡④では､ドッキング計算により得られたCpdl-7との複合体構造からＭＭＣBSA 法により､結合エネルギーを計算した23)｡計算した結合エネルギーと自己リン酸化阻害活性値の比 較から構造活性相関を解析し､インドリルキノキサリン類の結合様式ならびに相互作用情報を抽出
した。
その結果､ＰＤＧＦβ受容体キナーゼFメインのモデリング及びインドリルキノキサリン類のドッキン グ結果より､ＡＴＰ結合部位周辺にはイン1ﾐﾘルキノキサリン類が結合可能なポケットが存在し､さら に、そのポケットを充填するインドリルキノキサリン類の結合には、２種類の結合様式(Model１，
Model５)が考えられることがわかった(Fig.２)。
Model５
Bｍｕ
9iiif`iiiilil三
…’‘頚
Fig.２.TWoproposcdmodcsfOrCpd・lbmdingtoPDGF6reccptor,frominduccdfitdoCking・The greensulfacesindicatetheCpd､１bmdingpockctsonModelsland5・Blue,magenta,andorange surfacecolorsindicatetheHingeregion,theKinaseinsertregionreplacedbyA1a-A1a-A1a,andthe Activationloop,respectively・Ｃｐｄｌｉｓｓｈｏｗｎａｓａｓｔｉｃｋｍｏｄｅｌ
この２つの結合様式候補に対し､インドリルキノキサル類の各結合エネルギーとIC50値との相関を 解析した結果､Modellに相関傾向がみられた(Table２，Fig.３)。
-533-
TableZApparentIC5ovalue(ILmol/l)andBindingenergy(kcal/mCl)calculated byPrimeMM-GBSA．
BindingEnergy(kcal/inol)b）
ICSC(Im1ol/1)a）
Cpd． Ｒ
ModellModel5
cyclohcxylmcthyl
"propyl
"butyl lz-pentyl
lz-hexyl 跡heptyl
lz-octyl
0.030 0.905 0.020 0.007 0.010 0.050 0.230
鬼Ⅵ皿羽皿乃別刃乃刃皿田乃方】』』』』』』 ８４６６７８７６５２２４７４●●●●●●●７６３４４８９７６７７７７７口一一一一一一
１２３４５６７
a)ICsovaluesfOrthcinhibitionofPDGF6rcceptorauto-phosphorylationofhumanAoSMC肱virm．
b)Bmdingcncrgy＝Complcx-Encrgy-Reccptor-Energy-Ligand-Encrgy＋Ligand-Strain-Energy．
-５ -60
Ｃｐｄ３ Cpd･４ Cpd､５ Ｃｐｄｏ１ CPd､６ Cpd,７ Cpd2
-５．５ -65
-６
０５７７．冨豈因望）団湿富山胃一己昌囚 国○日己⑨昌昌○．己
５８７■
￣‐pエＱｏ
－君Ｂ－Ｍｏｄｅユユ ーＭｏｄｅユ５
-7.5
･８０
-８
-８．５ -85
Fig.3.Correlation-plC50value(ILmol/1)andBindingenelgy(kcal/mCl)ofcalclmatedbyPrime MM-GBSA・Pinkanddarkbluecolorsoflineplots,respectively,indicatethebindingenergyof Cpdl-7withModelsland5・nghtycllowcolorofbarplotindicatethe-plCsovaluesofCpdl7 fOrtheinhibitionofPDGF6reccptorauto-phosphorylationofhumanAoSMC醜吻℃．
32.｡,：･･･'．
0-､
③③③ ④、～１個
②③ ○ ○
③●爵､裁くJilii曇覺②⑬
Ｏ“軸…い…鈎禽節…鯨｡ｖ§蕊：三鱗驚，
鱒:騨熟．くＣ麓j鰯，
③
F馨4.耐esunm剛oftheinteZYlctionbetweenCpdMndPDGTPreceptMyrosinekinasemod蝋．
Zprep蝉exBtatioHwaspreParedWilhMOE、
さらに､プレドッキング法として実施した慣性モーメントを用いたポケット形状比較によるモデル選 択法はＭＤによりサンプリングした多数の候補モデルの中からリガンド分子の形状に合ったポケット 形状のモデルだけを抽出できるため､ドッキング計算に掛かる時間を大幅に短縮でき､これまでの ＭＤを用いたプレドッキング法での問題点を回避できた｡この方法は､本研究に限らず多くの研究 において応用可能な方法である。
インドリルキノキサリン類のＰＤＧＦβ受容体との相互作用情報を得るために､本研究ではアルキル
鎖の長さのみが異なったインドリルキノキサリン類(Cpdl-7)を対象としたが､これは活`性値との構 造活性相関が可能な化合物として､できるだけ構造が類似していて､活性値に大きな差があること が必要であったためである｡そのため、今後の課題としてまずは、これまでに構造展開してきたア ルキル鎖以外のインドリルキノキサリン類に対してもこの本研究で得られた結合様式が適用可能か どうかを検討し､この結合様式がインドリルキノキサリン類のどの程度の構造変化まで適用できるかを見極める必要がある｡さらに,ＰＤＧＦβ受容体とその他のチロシンキナーゼとの選択性の観点から、
インドリルキノキサリン類のＰＤＧＦ'3受容体以外のチロシンキナーゼに対する相互作用についても
検討する必要があると考えている。
－５３５－
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18）
19）
20）
21）
22）
23）
学位論文審査結果の要旨
血小板由来増殖因子受容体(PDGFpR)は､さまざまな癌などの増殖』性の疾患に関する創薬ターゲット として注目されているチロシンキナーゼファミリーの１つである6そのためＰＤＧＦ６Ｒ阻害剤の開発研究が
盛んに行われている｡しかしながら､より高活性･高選択的な阻害剤の構造デザインには､未だ立体構造が解明されていないＰＤＧＦ６Ｒと候補化合物との相互作用情報が必要不可欠である｡本研究は､インドリ ルキノキサリン類とＰＤＧＦ６Ｒキナーゼドメインとの相互作用'情報抽出を目的として､これらの複合体モデ
ルを分子モデリング技術により予測し､構造活性相関により相互作用情報の評価を試みた。ＰＤＧＦ６Ｒキナーゼドメインの立体構造を既知のチロシンキナーゼの構造を参考にモデリングしインドリ
ルキノキサリン類をドッキングさせたところ､ATP結合部位周辺にインドリルキノキサリン類が結合可能なポ ケットが存在し､さらに､そのポケットを充填するインドリルキノキサリン類の結合には､２種類の結合様式 が考えられることがわかった｡この２つの結合様式候補に対し､インドリルキノキサリン類の各結合エネルギーとキナーゼ阻害活`性IC５０値との相関を解析した結果､インドリルキノキサリン類のアルキル鎖がＡＴＰ
結合サイト奥の疎水ポケットと相互作用した結合様式に相関傾向(R2=0.77)がみられた｡よって､この疎 水ポケットとの相互作用がインドリルキノキサリン類の活性に大きく関与しているものと考えられた。以上のように､立体構造が未知のＰＤＧＦ６Ｒキナーゼドメインとイン側ルキノキサヅン類の複合体モデ ルを構築し､化合物最適化に重要な相互作用情報を得ることを可能にした本論文は､今後のPDGFβ受
容体阻害薬の開発に貢献すること大であると評価されたので､博士(薬学)論文に値すると判定した。－５３７－
