ブックタイトル日本結晶学会誌Vol59No4

概要

日本結晶学会誌Vol59No4

木下誉富を4つもっているが，α,β不飽和ケトンを有する阻害剤5Z-7-oxozeaenolはhinge領域Cys218のSH基とマイケル付加反応を介して結合する.8）Cys218はほかのMAP2Kには保存されておらず，この結合が阻害剤の特異性を生む大きなカギとなると考えている．4．活性制御機構と創薬研究PDB収載構造の比較から，キナーゼの活性構造の類似性が高いことがわかる．したがって，高選択性キナーゼ阻害薬を開発するためには，真っ正直に活性構造を標的にするのは得策ではない．むしろ，個々のキナーゼの活性制御の分子機構の詳細を明らかにして，それを基に阻害する戦略を立てるほうが有利だと考えられる．細胞内で，多くのキナーゼはA-loopのリン酸化，脱リン酸化を介して活性構造と不活性構造を行き来している．外部刺激によるシグナル賦活化に伴い，クライアントキナーゼの活性化を介して，当該キナーゼのA-loopがリン酸化される．同時にフォスファターゼが脱リン酸化を行っている．どのようなシグナル状態であっても，活性構造と不活性構造の平衡がずれるだけである．つまり，外部シグナルが継続するうちは活性体が優位になり，逆になくなると不活性体が優位になる．したがって，不活性構造を安定化すれば，相対的に活性体の存在量が減少する．このような考え方から，不活性構造に優先的に結合する阻害剤に注目が高まっている．Type-IIおよび-III阻害剤がその範疇に入る．Type-II阻害剤は，DFG-out構造という自己阻害構造に結合して安定化することで，結果的に細胞内のキナーゼ活性を阻害することができる．選択性を考えるうえでは困ったことだが，DFG-out構造は思ったよりも多くのキナーゼで報告されている．このことから，DFG-out構造はすべてのキナーゼが取りうる自己阻害構造と考えられるが，DFG-out領域の多様性はある程度高く，うまく使えばイマチニブなどの医薬品の創出につながる．また，gate keeper残基の側鎖が立体的に小さい場合にDFG-out化が起きやすいことがわかってきた．このDFG-out化はR-spine形成と関連があると言われており，この辺りの構造形成メカニズムの解析が進めば，選択性を向上させる，さらなるヒントが得られることが期待される．Type-III阻害剤は，ATP結合部位近傍にあり，DFG-out構造などの自己阻害構造に生じる空間のみに結合する．MAP2K1では，キナーゼドメインのN末端側にあるへリックスがhinge領域付近に取りつくことによって，両lobe間の動きを止める分子ブレーキとしてはたらく（図7，8）．この自己阻害構造に生じる特徴的な疎水性空間は，ATP結合部位とまったく重ならない（図7）．この空間に結合する，トラメチニブなどのATP非拮抗型MAP2K1阻害薬はほかのキナーゼはもちろん，相同キ図7 mitogen-activated kinase kinase 1（MAP2K1）の自己阻害構造に生じるType-III阻害剤の結合部位（PDB: 3eqh）.（Type-III inhibitor binding site emergedin auto-inhibition structure of mitogen-activated kinasekinase 1（MAP2K1）.）右図は左図から紙面縦方向を軸として90度回転している．キナーゼドメインのN末端側へリックスが分子ブレーキとなって自己阻害構造を形成する．この構造には，ATP結合部位にまったく重ならない，低分子化合物が入る程度の大きさの疎水性領域が存在する．図8 mitogen-activated kinase kinase（MAP2K）の自己阻害メカニズム.（Auto-inhibition mechanisms of mitogenactivatedkinase kinase（MAP2K）.）MAP2K1（2K2）はN末側のヘリックスが構造を固定する分子ブレーキとして働く．MAP2K4は，基質がN末端lobeの頂点に結合することで，A-loop領域の長いヘリックス構造を誘導してATPのγリン酸基を囲い込む．MAP2K6はATPの結合によりA-loop領域が3本のヘリックスを形成してγリン酸基を囲い込む．MAP2K7は，P-loopがATP結合部位を閉じた構造に固定してATPの結合を阻害する．ナーゼに対しても高選択性を示す．また，X線結晶構造解析から，相同キナーゼであるMAP2K4，MAP2K6，MAP2K7には，MAP2K1に見出された分子ブレーキおよび特徴的空間はなく，この種のMAP2K1阻害剤が選択性を示す構造要因があらためて明らかとなった.9）-11）さらにMAP2K4，MAP2K6，MAP2K7について，異なる自己阻害構造が見出されており（図8），それぞれに対して178日本結晶学会誌第59巻第4号（2017）