DNA合成酵素新規分子種選択的阻害物質の探索・分子設計とケミカルノックアウト解析

研究課題名	DNA合成酵素新規分子種選択的阻害物質の探索・分子設計とケミカルノックアウト解析
レコードタイプ	研究実績報告
報告年度	2005
研究期間	2004-2005
研究課題番号	16710161
研究代表者	水品善之　 (ミズシナヨシユキ)　神戸学院大学・栄養学部・助教授
研究代表者番号	20307705
研究機関	神戸学院大学　研究機関番号：34509
研究種目	若手研究(B)　研究種目コード：260
研究分野[3]	生物分子科学　研究分野コード：2401
キーワード	DNAポリメラーゼλ / 酵素阻害剤 / フェノール系化合物 / クルクミン(Curcumin) / Monoacetyl curcumin / BRCTドメイン / ドッキング・シミュレーション
研究概要	昨年度の新規DNA合成酵素(DNAポリメラーゼ、pol)分子種群に対する特異的阻害物質のスクリーニングにより、食品素材である「ふきのとう」から単離・精製したフェノール系化合物であるPetasiphenolがpolλを特異的に阻害することを見出した。Petasiphenolと同じフェノール系化合物であり、化学構造が類似しているクルクミン(Curcumin)にもpolλ特異的阻害活性があった。そこで、クルクミンをリード化合物として、クルクミンの各種誘導体13物質を有機化学合成した。これら13物質のpol阻害活性を評価した結果、Monoacetyl curcuminがクルクミンよりも強いpolλ阻害活性を示した(Monoacetyl curcuminのIC_<50>値は3.9μM、クルクミンのIC_<50>値は7.8μM)。 Monoacetyl curcuminのpolλ阻害活性について、表面プラズモン共鳴センサー装置(BIAcore X)および分子量解析装置(MALDI-TOF MS)を用いて解析したところ、Monoacetyl curcuminは基質である二本鎖DNAに結合するのではなく、polλに結合することによって阻害することがわかった。さらにpolλはN-末側に18kDaのBRCTドメインを有しており、Monoacetyl curcuminはBRCTドメインに結合した。以上の結果を踏まえて、Monoacetyl curcuminとpolλ・BRCTドメインのコンピュータ・シミュレーションにより結合(ドッキング)モデリングを実施した。Monoacetyl curcuminのアセチル基とBRCTドメインのLys63が水素結合することが示唆された。
発表文献	Hiromi Yoshida et al.：　 "Fatty acid distributions of triacylglycerols and phospholipids in peanuts seeds (Arachis hypogaea L.) following microwave treatment" 　J.Food Comp.Anal. 18. 　3-14　 (2005) 　 Akiko Saito et al.：　 "Systematic synthesis of procyanidin B1/B2 3-O-gallate series, and their ability of DPPH radical scavenging activity and inhibitory activity of DNA polymerases" 　Bioorg.Med.Chem. 13・18. 　2759-2771　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Structural analysis of epolactaene derivatives as DNA polymerase inhibitors and anti-inflammatory compounds" 　Int.J.Mol.Med. 15・5. 　785-793　 (2005) 　 Hiromi Yoshida et al.：　 "Lipid classes, fatty acid composition and triacylglycerol molecular species of kidney beans (Phaseolus vulgaris L.)" 　Eur.J.Lipid Sci.Technol. 107. 　307-315　 (2005) 　 Hiromi Yoshida et al.：　 "Characterization in the fatty acids distributions of triacylglycerols and phospholipids in kidney beans (Phaseolus vulgaris L.)" 　J.Food Lipids 12. 　169-180　 (2005) 　 Kiminori Matsubara et al.：　 "Inhibitory effect of glycolipids from spinach on in vitro and ex vivo angiogenesis" 　Oncol.Rep. 14・1. 　157-160　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Structural analysis of catechin derivatives as mammalian DNA polymerase inhibitors" 　Biochem.Biophys.Res.Commun. 333・1. 　101-109　 (2005) 　 Atsuko Itoh et al.：　 "Indole alkaloids and other constituents of Rauwolfia serpentina" 　J.Nat.Prod. 68・6. 　848-852　 (2005) 　 Yuko Yonezawa et al.：　 "Inhibitory effect of conjugated eicosapentaenoic acid on mammalian DNA polymerase and topoisomerase activities and human cancer cell proliferation" 　Biochem.Pharmacol. 70・3. 　453-460　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Structural analysis of isosteviol and related compounds as DNA polymerase and DNA topoisomerase inhibitors" 　Life Sci. 77・17. 　2127-2140　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Inhibitory effect of mispyric acid on mammalian DNA polymerases" 　Biosci.Biotechnol.Biochem. 69・8. 　1534-1538　 (2005) 　 Nobuyuki Kasai et al.：　 "Sulfoquinovosylmonoacylglycerol inhibitory mode analysis of rat DNA polymerase β" 　FEBS J. 272. 　4349-4361　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Inhibition of DNA polymerase λ suppresses 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate-induced inflammation" 　Curr.Med.Chem. 4. 　543-553　 (2005) 　 Ikuo Kato et al.：　 "Inhibitory effect of dipeptide alcohol derivatives containing mercapto group on eukaryotic DNA polymerase α" 　Int.J.Mol.Med. 16・4. 　653-659　 (2005) 　 Hiromi Yoshida et al.：　 "Roasting effects on fatty acid distribution of triacylglycerols and phospholipids in the kernels of pumpkin (Cucurbita spp.) seeds" 　J.Sci.Food Agric. 85・12. 　2061-2066　 (2005) 　 Isoko Kuriyama et al.：　 "Inhibitory effects of glycolipids fraction from spinach on mammalian DNA polymerase activity and human cancer cell proliferation" 　J.Nutr.Biochem. 16. 　594-601　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Monoacetylcurcumin : A new inhibitor of eukaryotic DNA polymerase λ, and a new carrier for inhibitor-affinity chromatography" 　Biochem.Biophys.Res.Commun. 337・4. 　1288-1295　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Sulfo-quinovosyl-acyl-glycerol (SQAG), an eukaryotic DNA polymerase inhibitor and anti-cancer agent" 　Curr.Med.Chem.-Anti-Cancer Agents 5・6. 　613-625　 (2005) 　水品善之：　 "緑色野菜の糖脂質を活かした新規機能性食品の開発" 　近畿アグリバイテク 54. 　10-16　 (2005) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Inhibitory effect of tocotrienol on eukaryotic DNA polymerase λ and angiogenesis" 　Biochem.Biophys.Res.Commun. 339・3. 　949-955　 (2006) 　 H.Sakuda et al.：　 "Synthesis of galloyl-substituted procyanidin B4 series, and their DPPH radical scavenging activity and DNA polymerase inhibitory activity" 　Heterocycles 67・1. 　175-188　 (2006) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "5-(Hydroxymethyl)-2-furfural : A selective inhibitor of DNA polymerase λ and terminal deoxynucleotidyltransferase" 　Arch.Biochem.Biophys. 446・1. 　69-76　 (2006) 　 Kiminori Matsubara et al.：　 "Catechin conjugated with fatty acid inhibits DNA polymerase and angiogenesis" 　DNA & Cell Biol. 25・2. 　95-103　 (2006) 　 Toshifumi Takeuchi et al.：　 "Structural relationship of curcumin derivatives binding to the BRCT domain of human DNA polymerase λ" 　Genes Cells 11・3. 　223-235　 (2006) 　 Kouji Kuramochi et al.：　 "Apoptosis-inducing effect of epolactactaene derivatives on BALL-1 cells" 　Bioorg.Med.Chem. 14. 　2151-2161　 (2006) 　 Hiromi Yoshida et al.：　 "Regional characterization of tocopherols and distribution of fatty acids within soybean seeds (Glycine max L.)" 　J.Food Lipids 13. 　12-26　 (2006) 　 Hiroshi Iijima et al.：　 "Inhibitory effect of monogalactosyldiacylglycerol, extracted from spinach using supercritical CO2, on mammalian DNA polymerase activity" 　J.Agric.Food Chem. 54・5. 　1627-1632　 (2006) 　水品善之他：　 "魚介廃棄物由来化粧品の開発" 　フレグランスジャーナル 34・3. 　33-41　 (2006) 　 Hiromi Yoshida et al.：　 "Microwave roasting effects on the oxidative stability of oils and molecular species of triacylglycerols in the kernels of pumpkin (Cucurbita spp.) seeds" 　J.Food Comp.Anal. (in press). 　 (2006) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "β-Sitsterol-3-O-β-D-glucopyranoside : A eukaryotic DNA polymerase λ inhibitor" 　J.Steroid Biochem.Molec.Biol. (in press). 　 (2006) 　 Naoki Maeda et al.：　 "The in vitro and in vivo inhibitory effect of dehydroaltenusin : A specific inhibitor of mammalian DNA polymerase α" 　Curr.Bioactive Compounds (in press). 　 (2006) 　 Yoshiyuki Mizushina et al.：　 "Structural analysis of mogrol and its glycosides as inhibitors of animal DNA polymerase and human cancer cell growth" 　Lett.in Drug Design and Discovery (in press). 　 (2006)