ヒトゲノム情報を用いた
創薬標的としての新規ペプチド
リガンドライブラリー
PharmaGPEP
TM
Ver2S
のご紹介
薬剤の標的分子別構成
•G蛋白質共役受容体（GPCR）はターゲットと
して非常に重要
•世界の医薬品売上上位20品目のうち13品
目が
GPCRをターゲット
受容体
４５％
酵素
２８％
ＤＮＡ
２％
ホルモン‐成長因子
１１％
核内受容体
２％
イオンチャンネル
５％
その他
７％
Drews J,Science 287,1960-1964(2000)ヒトゲノム上のGPCR
IUPHAR 2005356
19
55
282
Total
134
9
35
90
Orphan
222(
91
)
10
20(
20
)
192(
71
)
Liganded
total
Class C
Class B
Class A
(): ペプチドリガンドを持つGPCRの数 したがって、ペプチドリガンドを持つオーファンGPCRは 134×40%=50個くらい存在? しかし、従来の生体試料を用いた探索では、ペプチドリガンドが微量なため探索が困難 オーファンGPCR134種類が 創薬ターゲット候補 リガンド既知のGPCRにおい て4割近くがペプチドリガンドリガンド同定を支援するために、ヒトゲノム情報をもとに、
バイオインフォマティクスを駆使し、ペプチドリガンドライブラリーを構築
→
PharmaGPEP
TM
そこで...創薬の対象となりうるGPCR
PharmaGPEPによる
オーファンGPCRペプチドリガンド探索の利点
従来技術
生体試料からの抽出・精製
による探索
問題点
ターゲットとなるペプチドの単離が困難 ペプチドのサンプルが微量しか抽出できない サンプルを大量に必要とするハイスループット・ スクリーニングには不向き → 新規なオーファンGPCRのペプチドリガンド探 索は困難新技術(
PharmaGPEP
TM)
ヒトゲノム情報に基づくゲノムワイドな
ペプチドリガンドの探索
AGCTTTAGCATTCTTC CAATATAGAAGTCGTC AGCTTTAGTATTCATC CTATGTAGCACTCCTC GCATTATC････････ 利点
候補ペプチドの合成が可能 充分な濃度のサンプルを調製することができ、 より高精度なスクリーニングが可能 サンプルが大量に用意できるため ハイスループット・スクリーニングが可能 → より高効率かつ高精度にペプチドリガンドの 探索が可能PhramaGPEP
TM
探索の手順
1.
網羅的な前駆体候補の探索
ヒトゲノム情報から、
リガンド前駆体の配列的特徴をもとに探索
2.
ペプチドリガンド候補の抽出
前駆体候補から、
ペプチドリガンドの配列的特徴をもとに抽出
ペプチドリガンドの生合成
ペプチドリガンドの生合成
ペプチドリガンド前駆体
BB Gln BB BB GlyBB シグナルペプチターゼ BB Gln BB BB GlyBB プロセッシング Gln BB カルボキシ ペプチターゼ アミダーゼ グルタミン シクラーゼ Gln GlyBB Gly pyroGln NH2ペプチドリガンド
前駆体にはペプチドリガンドが活性化される
特徴的な配列が存在する
B: 塩基性残基(K[リジン],R[アルギニン])パターンマッチングを用いた
ペプチドリガンド候補の探索
予備検討として典型的な切断部位パターンを用いて
配列データベースからペプチド候補を探索
配列データベース： IPIVer2.21 56,530本
ペプチド残残基数： 8-60a.a
切断部位パターン
[KR][KR]X(7,59){G}[KR][KR]
160,864
[KR][KR]X(8,60)G[KR][KR]
19,042
[KR][KR]X(8,60)*
>
60,903
合計
240,809
PROSITE表記 [KR] ・・・ KあるいはR {G} ・・・ G以外のアミノ酸 X ・・・ 任意のアミノ酸 ＞ ・・・ STOP・単純なパターンマッチングではペプチド候補が膨大な数と
なり、これをすべて合成すると莫大な費用がかかる。
・
バイオインフォマティクスとデータマイニング
を用いて
ペプチド候補を絞り込む必要がある
!!
PhramaGPEP
TM
における
ペプチドリガンド候補探索
既知ペプチドリガンド前駆体73配列
バイオインフォマティクス既知ペプチドリガンド前駆体から
配列的特徴を抽出
データマイニング &バイオインフォマティクス・データマイニングとバイオインフォマティクスを
活用することにより、効率的にペプチド候補を取得できる
・そして、より生物的活性をもつペプチドを探索するため
SS結合
に着目
既知ペプチドを含む ・切断部位のプロファイルHMMを 用いた配列予測 タンパク質配列 データベース IPI,ensembl,完全長cDNA,H-Invitational ・総数 585,931本 2004年5月（重複有）ペプチドリガンド候補
機能既知前駆体の除去 SS結合数 残基数（6-40a.a)ライブラリ候補 1390本
SS結合を持つペプチド
-1-
既知ペプチドリガンドにはSS結合を含むペプチドが多く存在
以下は予測できた主なペプチドリガンド
Peptide_Name Peptide_Seq
Adrenomedullin. YRQSMNNFQGLRSFGCRFGTCTVQKLAHQIYQFTDKDKDNVAPRSKISPQGY Calcitonin gene-related peptide I. ACDTATCVTHRLAGLLSRSGGVVKNNFVPTNVGSKAF
Calcitonin gene-related peptide II. ACNTATCVTHRLAGLLSRSGGMVKSNFVPTNVGSKAF Islet amyloid polypeptide. KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY Calcitonin. CGNLSTCMLGTYTQDFNKFHTFPQTAIGVGAP
Orexin-A. QPLPDCCRQKTCSCRLYELLHGAGNHAAGILTL Somatostatin-28. SANSNPAMAPRERKAGCKNFFWKTFTSC
Melanin-concentrating hormone. DFDMLRCMLGRVYRPCWQV Cortistatin-17. DRMPCRNFFWKTFSSCK Urotensin II. ETPDCFWKYCV
Oxytocin. CYIQNCPLG Arg-vasopressin. CYFQNCPRG Urotensin-2B ACFWKYCV ＊inter chainのみ ＊色文字がCys（同一色でSS結合を架橋） ＊赤文字下線のペプチドは創薬ターゲットとして上市
