1）コンピュータシミュレーションを用いた薬物設計および違法薬物等の

29
Bull. Natl. Inst. Health Sci., 128, 29-33（2010）
Special Report
１）コンピュータシミュレーションを用いた薬物設計および違法薬物等の活性予測
栗原正明
Computational study on drug design and prediction of bioactivity for regulation of
non-controlled psychotropic substances
Masaaki Kurihara
We demonstrated design and synthesis of rescue ligands for agonists of the mutant vitamin D
receptor（Arg274Leu）
, and performed QSAR study of non-controlled psychotropic substances and
docking study of non-approved or unauthorized pharmaceuticals, inhibitors of human phosphodiesterase
5（PDE5）using computer simulation.
Keywords: drug design, mutant vitamin D receptor（Arg274Leu）, QSAR, non-controlled psychotropic
substances, non-approved or unauthorized pharmaceuticals
はじめに
病があり，これらの疾病は遺伝子の変異によって起きる
ここでは２つのトピックについて書く．ひとつはコン
もので，難病とされているものが多い．ビタミンＤレセ
ピュータシミュレーションによる薬物設計であり，もう
プター（VDR）の変異（Arg274Leu）により遺伝性ビ
一つはQSAR（定量的構造活性相関）等を用いた違法薬
タミンＤ抵抗性くる病が発症する．
物の規制についてである．共通のキーワードは「予測」
ビタミンＤレセプターは核内レセプターのひとつで，
である．薬物を設計するためには，設計した分子が「ど
骨代謝，免疫調節等の作用を転写レベルで制御してい
のような構造をとるか？」
，
「タンパク質とどのような相
る．そのリガンドは活性型ビタミンＤ3（1a,25（OH）
2D3）
互作用をするか？」を予測しなくてはならない．信頼で
である．（Fig. 1）VDRと活性型ビタミンＤ3の複合体は
きる予測ができないと，複雑な分子の合成に踏み込む勇
４つの水素結合を形成していることが明らかになってい
気がわかない．薬物設計の例としては変異ビタミンＤ受
る．
2）
᛫（Fig.
ᕈߊࠆ
∛߇⊒∝ߔࠆ㧚
容体救済型リガンドの設計に絞って述べる．一方，違法
その中でもリガンドの1a-ヒドロキシ基とArg274のグ
ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D ࡟ ࠮ ࡊ ࠲ ࡯ ߪ ᩭ ౝ ࡟ ࠮ ࡊ ࠲ ࡯ ߩ ߭ ߣ ߟ ߢ 㧘㛽
な薬物を迅速に規制するためにはQSARやドッキングス
タディによる活性予測は有効である．動物試験や生物学
ア ジ ノ 基 間 で の 水 素 結 合 が 特 に 重 要 で あ る． 変 異
ઍ⻢㧘఺∉⺞▵╬ߩ૞↪ࠍォ౮࡟ࡌ࡞ߢ೙ᓮߒߡ޿ࠆ㧚ߘ
（Arg274Leu）によりこの水素結合ができずリガンドは
的試験を行うことが最善であるが，それには多くの時間
ߩ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ߪ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 㧔 1D,25(OH) 2 D 3 㧕 ߢ ޽ ࠆ 㧚
レセプターに結合しにくくなり，遺伝性ビタミンＤ抵抗
が必要となる．ここでは違法な薬物の活性予測について
㧔 Fig. 1㧕VDR ߣ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 ߩ ⶄ ว ૕ ߪ 4 ߟ ߩ ᳓ ⚛
性くる病が発症する．それを改善するために別の位置で
の実際の例を述べる．
水素結合を形成するようリガンドを設計すれば失われた
⚿ ว ࠍ ᒻ ᚑ ߒ ߡ ޿ ࠆ ߎ ߣ ߇ ᣿ ࠄ ߆ ߦ ߥ ߞ ߡ ޿ ࠆ 㧚㧔 Fig. 2㧕
１．変異ビタミンＤ受容体救済型リガンドの設計
１−１　２位a置換活性型ビタミンＤ3誘導体リガンド
25
近年，癌の分子標的薬等の様にタンパク質の変異によ
H
って引き起こされる様々な疾病に対する薬物の開発が注
目されている．核内レセプターの変異によって起こる疾
To whom correspondence should be addressed:
Masaaki Kurihara: 1-18-1 Kamiyoga, Setagaya-ku, Tokyo
158-8501, Japan; Tel: +81-3-3700-1141; Fax: +81-3-3707-6950;
E-mail: [email protected]
H
1
3
HO
2
OH
Fig. 1　VDR-LBD
and and
1a,25
（OH）
Fig. 1. VDR-LBD
1D,25(OH)
2D32 D 3
OH
ߪ ߓ ߼ ߣ ߒ ߡ ᐞ ߟ ߆ ߩ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ࠍ ⸳ ⸘ 㧘 ว ᚑ ߒ ߚ 㧚 2,
1
3
HO
2
OH
3)
޿
ߕࠇ߽㧘ᄌ⇣ߦࠃߞߡᄬࠊࠇߚ⋧੕૞↪ࠍ⵬߁ࠃ߁ߦಽሶ
30
国
Fig. 1. VDR-LBD and 1D,25(OH) 2 D 3
立
ߣߦࠃࠅ⚿วࠍᒝ߼ࠆᢇᷣ
ဳߩ࡝ࠟࡦ࠼ߢ޽ࠆ㧚
衛⸳ ⸘ ߔ
研ࠆ ߎ 報
第128号（2010）
Ser237
Ser278
ߘ ߩ ਛ ߢ ߽ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ߩ 1Į-ࡅ ࠼ ࡠ ࠠ ࠪ ၮ ߣ Arg274 ߩ ࠣ ࠕ ࠫ
HO
ࡁ ၮ 㑆 ߢ ߩ ᳓ ⚛ ⚿ ว ߇ ․ ߦ ㊀ ⷐ ߢ ޽ ࠆ 㧚ᄌ ⇣㧔 Arg274Leu㧕
2
OH
X
O
Tyr143
Leu274
ߦࠃࠅߎߩ᳓⚛⚿ว߇ߢ߈ߕ࡝ࠟࡦ࠼ߪ࡟࠮ࡊ࠲࡯ߦ⚿ว
Arg274
ߜ㧚ߥ ߺ ߦ 㧘 2 ૏ Į ⟎ ឵ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 ⺃ ዉ ૕ ߪ ᱜ Ᏹ ߥ
ߒ ߦ ߊ ߊ ߥ ࠅ 㧘ㆮ વ ᕈ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D ᛶ ᛫ ᕈ ߊ ࠆ ∛ ߇ ⊒ ∝ ߔ ࠆ
Asp144
HO
Fig. 2　1a,25
（OH）
bound
totoVDR
Fig. 2. 1D,25(OH)
VDR
2D32 D
3 bound
ߘࠇࠍᡷༀߔࠆߚ߼ߦ೎ߩ૏⟎
ߢ᳓
⚛ ⚿ ว ࠍ ᒻ ᚑ ߔ ࠆ ࠃ VDR
߁
ߦ ߽ ᒝ ޿ ᵴ ᕈ ࠍ ᜬ ߞ ߚ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ߣ ߥ ࠆ 㧚 3)
࡝ࠟࡦ࠼ࠍ⸳⸘ߔࠇ߫ᄬࠊࠇߚ᳓⚛⚿วࠍ⵬߁ߎߣ߇ߢ߈
水素結合を補うことができると考えた．そのためにA環
ࠆの２位に3-ヒドロキシプロポキシ基を導入した．
ߣ ⠨ ߃ ߚ 㧚ߘ ߩ ߚ ߼ ߦ A Ⅳ ߩ 2 ૏ ߦ 3-ࡅ ࠼ ࡠ ࠠ ࠪ
ࡊࡠࡐ
（Fig.
ߜ ߥ ߺ ߦ 㧘 2 ૏ Į ⟎ ឵ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D3 ⺃ ዉ ૕ ߪ ᱜ Ᏹ ߥ
VDR ߦ ߽ ᒝ ޿ ᵴ ᕈ ࠍ ᜬ ߞ ߚ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ߣ ߥ ࠆ 㧚 3 )
chain
㧝 㧙 㧞 ࡁ ࡦanchor
࠮ ࠦ ࠬside
࠹ࡠ
ࠗ࠼ဳ࡝ࠟࡦ࠼
ࠠ3）
ࠪ ၮ ࠍ ዉ ౉ ߒ ߚ 㧚㧔 Fig. 3㧕
at C2 D on t he A-ring
⪺ ⠪㧝╬
࠮ࠦ
ࠬࠦ
࠹ࠬࡠ
࠼࠼
㛽ဳᩰ
࠲ࡒ ࡦ D ߩ ၮ ᧄ 㛽 ᩰ 㧕
㧙ߪ
㧞 ࡁ
ࡦ࠮
࠹ࠗ
ࡠࠗ
࡝㧔
ࠟࡆ
ࡦ࠼
⪺࡝
⠪╬
ࠦߩ
ࠬ࠹
࠼⸳
㛽ᩰ
࠲ᚑ
ࡒ㧕
ࡦࠍ
Dߩ
ᧄߡ
㛽޿
ᩰ㧕
D144
ࠍᜬߚߥ
ࠟߪ
ࡦ࠮࠼
ഃࡠ
⵾ࠗ㧔
⸘㧔
ߣࡆว
ⴕၮߞ
ࠆ㧚ߔ
4
OH
H
ࠍᜬߚߥ࡝ࠟࡦ࠼ߩഃ⵾㧔⸳⸘ߣวᚑ㧕ࠍⴕߞߡ޿ࠆ㧚ߔ
ߢ ߦ YR301㧔 Fig. 5㧕 ߇ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 ߦ ඘ ᢜ ߔ ࠆ ォ ౮
ߢ ߦ YR301㧔 Fig. 5㧕 ߇ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 ߦ ඘ ᢜ ߔ ࠆ ォ ౮
R274L
ne w
ᵴᕈ߇޽ࠆߎ
ࠍg en
⷗ ޿ ߛ ߒ ߚ 㧚4 )4 ) ߐ ࠄ ߦ VDR-LBD ߣ
hyߣ
dro
H
ᵴᕈ߇޽ࠆߎߣࠍ⷗޿ߛߒߚ㧚
3
HO
A
2
b on ds
ߐ ࠄ ߦ VDR-LBD ߣ
5)
)
ߘ⚿ߩว⚿
᭽੐ᑼ ߪ ੐
YR301YR301
ߩ X ߩ✢X᭴✢ㅧ
ᨆᨆߦߦ߽
ഞߒ
ߒߚߚ
ߘߩ
᭽ว
ᑼߪ
᭴⸃
ㅧ⸃
߽ᚑ
ᚑഞ
㧚5㧚
1
Fig.
structure
of the
rescue
to
Fig. 4　Modeling
4. Modeling structure
of the
rescue
ligandligand
bound bound
to mutant
OH
O
anchor side chain
mutant
VDR（Arg274Leu）
ߦߒ
੍᷹
ߒ
ࡕ࡝
࠺࡝
ߩ᭴
᭴ㅧ
ߣࠃ
৻ߊ
⥌ߒ
೨ ߦ ੍೨
᷹
ߚ
ࡕߚ࠺
ࡦࡦ
ࠣࠣߩ
ㅧ㧔
㧔Fig.
Fig.6㧕6㧕
ߣߊࠃ
৻ߚ
⥌㧚ߒ ߚ 㧚
VDR(Arg274Leu)
HO
Fig.Fig.
3　2a（3-Hydroxypropoxy）-1a,25-vitamin
3. 2D-(3-Hydroxypropoxy)-1D,25-vitamin
D 3 D3
(S)
(R)
HO
これはモデリングにより3-ヒドロキシプロポキシ基の
ߎ ࠇ ߪ ࡕ ࠺ ࡝ ࡦ ࠣ ߦ ࠃ ࠅ 3-ࡅ ࠼ ࡠ ࠠ ࠪ ࡊ ࡠ ࡐ ࠠ ࠪ ၮ ߩ ᧃ ┵
(S)
HO
末端水酸基がAsp144と水素結合することを予測したか
OH
O
OH
O
O
O
6
OH
(R)
OH
Fig. 5. Structure of YR301
᳓らである．
㉄ ၮ ߇ Asp144
᳓⚛⚿วߔࠆߎߣࠍ੍᷹ߒߚ߆ࠄߢ޽
（Fig. ߣ
4）タンパク質内のリガンドのコンフォ
Fig. 5　Structure of YR301
ࠆメーションは，プログラムMacroModel（Schrodinger,
㧚㧔 Fig. 4㧕 ࠲ ࡦ ࡄ ࠢ ⾰ ౝ ߩ ࡝ ࠟ ࡦ ࠼ ߩ ࠦ ࡦ ࡈ ࠜ ࡔ ࡯ ࠪ ࡚
Fig. 5. Structure of YR301
ࡦInc.）のコンフォメーショナルサーチ（条件：Mixed
ߪ 㧘ࡊ ࡠ ࠣ ࡜ ࡓ MacroModel㧔 Schrodinger, Inc.㧕ߩ ࠦ ࡦ ࡈ
MCMM/Low Mode, Amber*）を用いて求めた．コンフ
ࠜ ࡔ ࡯ ࠪ ࡚ ࠽ ࡞ ࠨ ࡯ ࠴ 㧔 ᧦ ઙ 㧦 Mixed MCMM / Low Mode,
ォメーショナルサーチで得られた最安定構造を結合モデ
Amber*㧕ࠍ ↪ ޿ ߡ ᳞ ߼ ߚ 㧚ࠦ ࡦ ࡈ ࠜ ࡔ ࡯ ࠪ ࡚ ࠽ ࡞ ࠨ ࡯ ࠴ ߢ
ルとした．実際このリガンドは変異VDR（Arg274Leu）
に対して活性型ビタミンＤよりはるかに強く結合するこ
とが明らかとなった１）．これをはじめとして幾つかのリ
ガンドを設計，合成した２, ３）．いずれも，変異によって
失われた相互作用を補うように分子設計することにより
5
結合を強める救済型のリガンドである．
ちなみに，２位a置換活性型ビタミンＤ 3 誘導体は正
Fig. 6　Structure of YR301 bound to VDR-LBD.（dark:
x-ray structure, light: modeled structrue）
常なVDRにも強い活性を持ったリガンドとなる３）．
は事前に予測したモデリングの構造（Fig. 6）とよく一
１−２　ノンセコステロイド型リガンド
致した．
著者等はセコステロイド骨格
（ビタミンＤの基本骨格）
このノンセコ型のリガンドが救済型のリガンドにもな
を持たなリガンドの創製（設計と合成）を行っている．
る こ と を 見 い だ し た ６）．YR301 の 立 体 異 性 体 で あ る
すでにYR301（Fig. 5）が活性型ビタミンＤ3に匹敵する
YR303（Fig. 7）と変位VDR（Arg274Leu）のモデリン
４）
転写活性があることを見いだした ．さらにVDR-LBD
５）
とYR301のX線構造解析にも成功した ．その結合様式
7
グの結果YR303の左側の末端の水酸基はSer237と水素結
合することが予測された．（Fig. 8）変異VDRを用いて
7
࠶ ࠻ ࠍ ↪ ޿ ߡ ⥸ ൻ ⹜ 㛎 ࠍ ⴕ ߞ ߚ 㓙 ߩ ᭴ ㅧ 㘃 ૃ ൻ ว ‛ 1㨪 10
ߣ ᄌ ૏ VDR㧔 Arg274Leu㧕ߩ ࡕ ࠺ ࡝ ࡦ ࠣ ߩ ⚿ ᨐ YR303 ߩ Ꮐ
ߩ ታ ᷹ ᵴ ᕈ ୯ 㧔 ED 5 0 ୯ 㧕 ࠍ ណ ↪ ߒ 㧘 ߘ ࠇ ߙ ࠇ ߩ ᣇ ᴺ ߢ 4-
஥ ߩ ᧃ ┵ ߩ ᳓ ㉄ ၮ ߪ Ser237 ߣ ᳓ ⚛ ⚿ ว ߔ ࠆ ߎ ߣ ߇ ੍ ᷹ ߐ
ࡔ ࠴ ࡞ ࡔ ࠻ ࠞ ࠴ ࡁ ࡦ 㩿11㪀䈱 ᵴ ᕈ ୯ ࠍ ੍ ᷹ ߒ ߚ 㧚 31
１）コンピュータシミュレーションを用いた薬物設計および違法薬物等の活性予測
ࠇ ߚ 㧚㧔 Fig. 8㧕 ᄌ ⇣ VDR ࠍ ↪ ޿ ߡ ォ ౮ ᵴ ᕈ ࠍ ᷹ ቯ ߒ ߚ ߣ
ߎ ࠈ ߢ ߪ YR303 ߪ ᵴ ᕈ ဳ ࡆ ࠲ ࡒ ࡦ D 3 ࠃ ࠅ ߽ 26 ୚ ߩ ᵴ ᕈ ࠍ
転写活性を測定したところではYR303は活性型ビタミン
␜ߒߚ
Ᏹ ߥ VDR ߦ ߅ ޿ ߡ ߪ Arg274 ߣ ᳓ ⚛ ⚿ ว ߒ ߡ ޿
Ｄ㧚ᱜ
3 よりも26倍の活性を示した．正常なVDRにおいては
O
Arg274と水素結合している末端水酸基がSer237と水素
ࠆᧃ┵
᳓ ㉄ ၮ ߇ Ser237 ߣ ᳓ ⚛ ⚿ ว ߔ ࠆ ߎ ߣ ߦ ࠃ ࠅ ᄬ ࠊ ࠇ
結合することにより失われた水素結合を補填していると
ߚ᳓⚛⚿วࠍ⵬Ⴏߒߡ޿ࠆߣ⠨߃ࠄࠇࠆ㧚ߎࠇߪ㎮⁁᭴ㅧ
考えられる．これは鎖状構造の柔軟性によるものであ
NHCH3
る．
ߩᨵエ
ᕈߦࠃࠆ߽ߩߢ޽ࠆ㧚
Fig. 9.
9　Methcathinone
Fig.
Methcathinone
活性予測は２つの方法で行った．ファーマコフォアフィ
ンガープリント法と2D-QSAR（定量的活性相関）であ
(R)
HO
O
(R)
る．
OH
た．活性が既知の化合物として１〜10の化合物を用い
O
OH
いずれも化学計算パッケージMOE（CCG社）を用い
Fig. 7　Structure of YR303
た．（Table 1） 活 性 値 は（+）-ア ン フ ェ タ ミ ン（1 mg/
Fig. 7. Structure of YR303
kg）で弁別したラットを用いて般化試験を行った際の
構造類似化合物１〜10の実測活性値（ED50 値）を採用
し，それぞれの方法で4-メチルメトカチノン（11）の活性
HO
O
O
HO
OH
Arg274
Leu274
Ser237
OH
値を予測した．
Ser237
NH2
NHCH3
1. Amphetamine
2. Methamphetamine
N(CH3)2
3. Dimethylamphetamine
10
O
O
NH2
4. Cathinone
O
NHCH3
NHCH2 CH3
5. Methcathinone
6. Ethcathinone
O
O
NHCH2CH2 CH3
8
O
NH2
O
7. Propylcathinone
8. MDA
NHCH3
O
9. MDMA
O
O
Fig.
8. Modeling
structure
of YR303 of
bound
to mutant
VDR(Arg274Leu)
Fig.
8　Modeling
structure
YR303
bound
to mutant
NHCH3
O
VDR（Arg274Leu）
10. Methylone
Fig. 10
Fig. 10.
ߎߎߢ␜ߒߚᢇᷣဳ࡝ࠟࡦ࠼ߩᣇᴺ⺰ߪઁߩᄌ⇣࠲ࡦࡄࠢ
ここで示した救済型リガンドの方法論は他の変異タン
ߦ߽
ㆡ↪߇น⢻ߢ޽ࠆ㧚ᄌ⇣ߦࠃࠅᒁ߈⿠ߎߐࠇࠆ∔∛ߪ
パクにも適用が可能である．変異により引き起こされる
疾病は難病が多い．患者の数が少ない難病においては，
㔍∛
߇ᄙ޿㧚ᖚ⠪ߩᢙ߇ዋߥ޿㔍∛ߦ߅޿ߡߪ㧘ᴦ≮⮎ߩ
治療薬の開発は製薬メーカーが行いにくい現状もあり，
Table 1　Psychotropic substances
Table 1. Psychotropic substances
No
Psychotropic substances
㐿⊒ߪ⵾⮎ࡔ࡯ࠞ࡯߇ⴕ޿ߦߊ޿⃻⁁߽޽ࠅ㧘ᚒ‫߇ޘ‬ขࠅ
１ No
⚵߻ߴ߈߭ߣߟߩ⺖㗴ߢ޽ࠆߣ⠨߃ߡ޿ࠆ㧚
２
我々が取り組むべきひとつの課題であると考えている．
２． 違法薬物等の活性予測
㧞 ２−１　QSARを用いた違法薬物の活性予測
㧚 ㆑ ᴺ ⮎ ‛ ╬ ߩ ᵴ ᕈ ੍ ᷹ 違法ドラッグが大きな社会問題となっている．そこ
㧞㧙
㧝 QSAR ࠍ ↪ ޿ ߚ ㆑ ᴺ ⮎ ‛ ߩ ᵴ ᕈ ੍ ᷹
で，違法ドラッグを速やかに規制するためには，違法ド
㆑ᴺ࠼࡜࠶ࠣ߇ᄢ߈ߥ␠ળ໧㗴ߣߥߞߡ޿ࠆ㧚ߘߎߢ㧘
ラッグの迅速な評価法が必要である．動物実験や生物学
㆑ᴺ࠼࡜࠶ࠣࠍㅦ߿߆ߦⷙ೙ߔࠆߚ߼ߦߪ㧘㆑ᴺ࠼࡜࠶ࠣ
的試験には多くの時間が必要であり，迅速な規制のため
にはコンピュータを用いたインシリコ評価法を開発する
ことが必要である．ここでは実際に行ったひとつの例と
して4-メチルメトカチノン（Fig. 9）の場合を述べる．
9
３
４
５
６
Psychotropic
substances
Amphetamine
（±）
-Methamphetamine
Amphetamine
（+）
-Dimethylamphetamine
2
(±)-Methamphetamine
（±）
-Catinone
3
(+)-Dimethylamphetamine
（±）
-Methcatinone
4
(±)-Catinone
1
＊
Activities
Activities*
（ED50, mg/kg）
㧔 ED 5 0 ,
0.71
mg/kg㧕
0.710.49
0.492.92
2.920.71
0.710.37
0.370.77
Ethcathinone
(±)-Methcatinone
Propylcathinone
2.03
6
Ethcathinone
0.77
８
MDA
2.29
7
Propylcathinone
2.03
９
MDMA
1.64
8
MDA
2.29
10
Methylone
2.36
9
MDMA
1.64
＊
T. A. Dal Cason et al., Pharmacology Biochemistry and
10
Methylone
2.36
Behavior, 58
（4）
（1997）1109-1116.
７
5
*T. A. Dal Cason et al., Pharmacology Biochemistry and Behavior,
32
58(4) (1997) 1109-1116.
国
立 㤗⮎
衛 㧘ⷡ研
報 㧘ᜰ ቯ ⮎ ‛ ࠍ ฽ ߻ ᭴ ㅧ
第128号（2010）
ߖ޿೷
㘃 ૃ ൻ ว ‛ 10 ൻ ว ‛
Ԙ ࡈࠔ࡯ࡑࠦࡈࠜࠕࡈࠖࡦࠟ࡯ࡊ࡝ࡦ࠻ᴺ
①　ファーマコフォアフィンガープリント法
ߩᵴᕈ㧔ᣢ⍮㧕ߣᲧセߔࠆߚ߼ߦ㧘ࡈࠔ࡯ࡑࠦࡈࠜࠕࡈࠖ
−0.0848188 * PEOE_VSA-1
ࡦ࠻ᴺ෸߮
2D-QSAR㧔 ቯ ㊂ ⊛ ᵴ ᕈ ⋧ 㑐 㧕ᴺ ߩ
ൻ ቇ ᭴ ㅧ ߩ 㘃 ૃ ᕈ ߩ ߺ ߦ ࠃ ࠆ ⹏ ଔ ᴺ ߣ ߒ ߡ 㧘 ࡈ ࠔ ࡯ࡦ
ࡑࠟ
ࠦ ࡯ ࡊ ࡝−0.0168429
化学構造の類似性のみによる評価法として，ファーマ
* SMR_VSA2
2
コフォアフィンガープリント法による評価を行った．２
SlogP_VSA5
ࡈࠜࠕࡈࠖࡦࠟ࡯ࡊ࡝ࡦ࠻ᴺߦࠃࠆ⹏ଔࠍⴕߞߚ㧚2 ᣇ
ὐᴺ
ߩ ߢ ⹏ ଔ＋0.0168429
ߒ ߚ 㧚4-ࡔ* ࠴
࡞ ࡔ ࠻ ࠞ ࠴ ࡁ ࡦ ߪ 㧘ߤ ߜ ࠄ ߩ ᣇ ᴺ
点のファーマコファアのグラフ距離で分子の類似性を評
ࡈࠔ࡯ࡑࠦࡈࠔࠕߩࠣ࡜ࡈ〒㔌ߢಽሶߩ㘃ૃᕈࠍ⹏ଔߔࠆ
ߢ߽ߎࠇࠄⷙ೙ൻว‛⟲ߣห⒟ᐲߩᵴᕈ߇޽ࠆߎߣ߇੍᷹
価するTGD法を用いた．活性の強い化合物２，５をテン
麻薬，覚せい剤，指定薬物を含む構造類似化合物10化
TGD ᴺ ࠍ ↪ ޿ ߚ 㧚 ᵴ ᕈ ߩ ᒝ ޿ ൻ ว ‛ 2㧘 5 ࠍ ࠹ ࡦ ࡊ ࡟ ࡯ ࠻
プレートとして構造の類似性を算定した．化学構造の類ߐ ࠇ ߚ合物の活性（既知）と比較するために，ファーマコフォ
㧚 ߎ ߩ ࠺ ࡯ ࠲ ߪ 4-ࡔ ࠴ ࡞ ࡔ ࠻ ࠞ ࠴ ࡁ ࡦ 䉕ⷙ ೙ 䈜䉎䈢
ߣߒߡ᭴ㅧߩ㘃ૃᕈࠍ▚ቯߒߚ㧚ൻቇ᭴ㅧߩ㘃ૃᕈߣᵴᕈ
似性と活性値との相関から4-メチルメトカチノンの活性
アフィンガープリント法及び2D-QSAR（定量的活性相
䉄䈱⑼ ቇ ⊛ 䊂䊷䉺䈫䈚䈩૶ 䉒䉏䈢䋮㩷
୯ ߣ ߩ ⋧ 㑐 ߆（Fig.
ࠄ 4-ࡔ
࠴ ࡞ ࡔ ࠻ ࠞ ࠴ ࡁ ࡦ ߩ ᵴ ᕈ ୯ ࠍ ੍ ᷹ ߒ 関）法の２方法で評価した．4-メチルメトカチノンは，
値を予測した．
11，Ｘ軸：構造の類似性，Ｙ軸：
活性値）
ߚ 㧚㧔 Fig. 11㧘 X ゲ 㧦 ᭴ ㅧ ߩ 㘃 ૃ ᕈ 㧘 Y ゲ 㧦 ᵴ ᕈ ୯ 㧕
どちらの方法でもこれら規制化合物群と同程度の活性が
あることが予測された．このデータは4-メチルメトカチ
㧞 㧙 㧞 ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ 㘃 ૃ ൻ ว ‛ ߩ ᵴ ᕈ ੍ ᷹ ノンを規制するための科学的データとして使われた．
ήᛚ⹺ή⸵นක⮎ຠߢ޽ࠆࠪ࡞࠺࠽ࡈࠖ࡞㘃ૃ‛⾰
２−２　シルデナフィル類似化合物の活性予測
㧔 PDE5 㒖 ኂ ೷ 㧕 ߇ ஜ ᐽ ⵍ ኂ ߩ ෂ 㒾 ᕈ ߇ ޽ ࠅ 㧘 ᄢ ߈ ߥ ໧ 㗴
無承認無許可医薬品であるシルデナフィル類似物質
ߣߥߞ
ߡ޿ࠆ㧚ߎࠇࠄήᛚ⹺ή⸵นක⮎ຠࠍㄦㅦߦⷙ೙㧘
（PDE5阻害剤）が健康被害の危険性があり，大きな問
ᬌ ᜼ ߔ題となっている．これら無承認無許可医薬品を迅速に規
ࠆߚ߼ߦߪ㧘ߎࠇࠄਇㆡಾߥൻว‛ߩㄦㅦߥᵴᕈ⹏
制，検挙するためには，これら不適切な化合物の迅速な
ଔ ࠬ ࠢ活
࡝性࡯評࠾
ⷐン
ߢグ
޽が
ࠆ必㧚要ߒ
㧘し
in かvitro,
価ࡦ
スࠣ
ク߇
リᔅ
ーニ
で߆
あߒ
る．
し，inin vivo
vivo試験では時間がかかり，迅速な対応が困難
⹜ 㛎 ߢvitro,
ߪ ᤨ in
㑆߇
߆߆ࠅ㧘ㄦㅦߥኻᔕ߇࿎㔍ߢ޽ࠆ㧚ߘߎߢ
Fig.Fig.
11 11.
である．そこでin silicoによる評価法について検討し
in silico ߦ ࠃ ࠆ ⹏ ଔ ᴺ ߦ ߟ ޿ ߡ ᬌ ⸛ ߒ ߚ 㧚 た．
②　２D-QSAR（定量的活性相関）法
ԙ 2D-QSAR㧔 ቯ ㊂ ⊛ ᵴ ᕈ ⋧ 㑐 㧕 ᴺ
AutoQuaSAR法を使って妥当なQSARモデル式を構築
O
AutoQuaSAR ᴺ ࠍ ૶ ߞ ߡ ᅷ ᒰ ߥ QSAR ࡕ ࠺ ࡞ ᑼ ࠍ ᭴ ▽ ߒ 㧘
し，4-メチルメトカチノンの活性値を予測した．QSAR
࠴式
࡞ࡔ
ࡁ ࡦ述
ߩᵴ
ᕈ
୯ࠍ੍᷹ߒߚ
㧚
ࡕ࠺࡞
モ4-ࡔ
で࠻
用ࠞ
い࠴
子਄
は，MOE
動QSAR
作する
ᑼデߢル
↪޿ߚ
⸥
ㅀ
ሶた
ߪ記
㧘MOE
ߢ േ ૞ ߔ上
ࠆで
AutoQuaSAR
ࡊࡠ
AutoQuaSARプログラムによって，MOEに搭載されて
N
ࠣ ࡜ ࡓ ߦ ࠃ ߞ ߡ 㧘 MOE ߦ ៞ タ ߐ ࠇ ߡ ޿ ࠆ 184 ߩ ߔ ߴ ߡ ߩ
いる184のすべての２D記述子から選択されたものであ
2D ⸥ ㅀ ሶ ߆ ࠄ ㆬ ᛯ ߐ ࠇ ߚ ߽ ߩ ߢ ޽ ࠆ 㧚QSAR ᑼ ߪ ੤ Ꮕ ᬌ ቯ
2
2 ਸ਼ 㧕߇12，Ｘ軸：活性値の予測，Ｙ
ᦨ߽⦟޿߽ߩࠍ↪޿ߚ㧔
㧚 Fig. 12㧘
ߩ R㧔 ⋧ 㑐 ଥ ᢙ ߩ （Fig.
良いものを用いた．
N
N
O
Fig. 13.
13　Structure
of Sildenafil
Sildenafil
Fig.
Structure of
軸：活性値）
X ゲ㧦ᵴᕈ୯ߩ੍᷹㧘Y ゲ㧦ᵴᕈ୯㧕
12
S
N
る．QSAR式は交差検定のR2（相関係数の２乗）が最も
N
HN
O O
ここでは，ヒドロキシチオホモシルデナフィル（Fig.
ߎ ߎ ߢ14）について述べる．
ߪ 㧘 ࡅ ࠼ ࡠ ࠠ ࠪ ࠴ ࠝ ࡎ ࡕ ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ 㧔 Fig. 14㧕
ߦߟ޿ߡㅀߴࠆ㧚
S
O O
N
HO
N
N
HN
S
N
N
14
O
Fig. 14　Structure of hydroxythiohomosildenafil
Fig.Fig.
12 12.
Fig. 14. Structure of hydroxythiohomosildenafil
シルデナフィルは，生体内で環状グアノシン一リン酸
相関係数の二乗（R22）
=0.84
⋧ 㑐 ଥ ᢙ ߩ ੑ ਸ਼ (R ) = 0.84
交差検定の相関係数の二乗（XR2）
=0.92
੤ Ꮕ ᬌ ቯ ߩ ⋧ 㑐 ଥ ᢙ ߩ ੑ ਸ਼ (XR 2 ) = 0.92
QSAR式
QSAR
ᑼ
pIC50
= 1.40145
−0.0365513
pIC50
= 1.40145 * PEOE_VSA-0
- 0.0365513 * PEOE_VSA-0
- 0.0848188 * PEOE_VSA-1
- 0.0168429 * SMR_VSA2
（cGMP）の分解を行っている５型ホスホジエステラー
ゼ（PDE5）の酵素活性を阻害する．これがNO作動性
ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ ߪ 㧘↢ ૕ ౝ ߢ Ⅳ ⁁ ࠣ ࠕ ࡁ ࠪ ࡦ ৻ ࡝ ࡦ ㉄
神経に作用して血管を拡張させ，血流量が増えることに
よって活性を発現すると考えられている．シルデナフィ
㧔 cGMP㧕
ߩಽ⸃ࠍⴕߞߡ޿ࠆ 5 ဳࡎࠬࡎࠫࠛࠬ࠹࡜࡯
ル類似物質とHuman Phosphodiesterase 5（PDE5）と
࠯㧔 PDE5㧕ߩ ㉂ ⚛ ᵴ ᕈ ࠍ 㒖 ኂ ߔ ࠆ 㧚ߎ ࠇ ߇ NO ૞ േ ᕈ ␹
⚻ ߦ ૞ ↪ ߒ ߡ ⴊ ▤ ࠍ ᜛ ᒛ ߐ ߖ 㧘ⴊ ᵹ ㊂ ߇ Ⴧ ߃ ࠆ ߎ ߣ ߦ ࠃ
ߞ ߡ ᵴ ᕈ ࠍ ⊒ ⃻ ߔ ࠆ ߣ ⠨ ߃ ࠄ ࠇ ߡ ޿ ࠆ 㧚ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞
１）コンピュータシミュレーションを用いた薬物設計および違法薬物等の活性予測
の結合モデルを以下のようにして構築した．PDE5の三
33
（2003）
次元構造はX線構造（PDB ID：1UDT）を用いた．タ
２）（a）Honzawa, S., Yamamoto, Y., Yamashita, A.,
ンパク質内の薬物のコンフォメーションは，プログラム
Sugiura, T., Kurihara, M., Arai, M. A. Kato, S.,
MacroModel（Schrodinger, Inc.）のコンフォメーショ
Kittaka, A., Bioorg. Med. Chem., 16, 3002-3024
ナルサーチ（条件：Mixed MCMM/Low Mode, Amber＊）
（2008）
（b）Honzawa, S., Takahashi, N., Yamashita,
を用いて求めた，コンフォメーショナルサーチで得られ
߷ห৻ߩ
㈩ ะ ᕈ ߢ ⚿ ว ߔ ࠆ ߎ ߣ ߇ ᣿ ࠄ ߆ ߣ ߥ ߞ ߚ 㧚ߐ ࠄ
た最安定構造を結合モデルとした．水素結合を中心に結
A., Sugiura, T., Kurihara, M., Arai, M. A., S. Kato,
S., Kittaka, A., Tetrahedron, 65, 7135-7145（2009）
ߦ㧘ࠪ࡞
࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ ߪ ᵴ ᕈ ࠼ ࡔ ࠗ ࡦ ߦ ߅ ޿ ߡ Gln817 ߣ ３）（a） Kittaka, A., Suhara, Y., Takayanagi, H.,
合モデルの評価を行った．ヒドロキシチオホモシルデナ
フィルとPDE5（1UDT）の結合モデルを構築した．（Fig.
Fujishima, T., Kurihara, M., Takayama, H., Org.
15）その結果，これらはシルデナフィルが結合した部位
Lett., 2, 2619-2622（2000）
（b）Fujishima, T., Konno,
᳓ ⚛ ⚿ ว ࠍ ᒻ ᚑ ߔ ࠆ ߇ 㧘 ߎ ࠇ ࠄ ߽ ห ᭽ ߦ Gln817 ߣ ᳓ ⚛
にほぼ同一の配向性で結合することが明らかとなった．
⚿วࠍᒻ
ᚑ ߒ ߁ ࠆ ߎ ߣ ߇ ␜ ߐ ࠇ ߚ 㧚㧔 Fig. 15㧕 ߎ ߩ ߎ ߣ
K., Nakagawa, K., Tanaka, M., Okano, T., Kurihara,
さらに，シルデナフィルは活性ドメインにおいてGln817
M., Miyata, N., Takayama, H., Chem. Biol., 8,
と水素結合を形成するが，これらも同様にGln817と水
1011-1024（2001）
ߦ ࠃ ࠅ 㧘ߎ ࠇ ࠄ ߪ ห ৻ ߩ ૞ ↪ ᯏ ᐨ ߢ ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ ߩ ᮡ
素結合を形成しうることが示された．
（Fig.
⊛ಽሶߢ
޽ ࠆ PDE5 ࠍ 㒖 ኂ ߔ ࠆ ߎ ߣ ߇
੍ ᷹15）このこ
ߐ ࠇ ࠆ 㧚 ߎ ߩ ４）Hakamata, W., Sato, Y., Okuda, H., Honzawa, S.,
とにより，これらは同一の作用機序でシルデナフィルの
࠺࡯࠲ߪ
ࡅ ࠼ ࡠ ࠠ ࠪ ࠴ ࠝ ࡎ ࡕ ࠪ ࡞ ࠺ ࠽ ࡈ ࠖ ࡞ 䉕ⷙ ೙ 䈜䉎
標的分子であるPDE5を阻害することが予測される．こ
䈢䉄䈱⑼のデータはヒドロキシチオホモシルデナフィルを規制す
ቇ ⊛ 䊂䊷䉺䈫䈚䈩૶ 䉒䉏䈢䋮
るための科学的データとして使われた．
Saito, N., Kishimoto, S., Yamamoto, A., Sugiura, T.,
Kittaka, A., Kurihara, M.: Bioorg. Med. Chem.
Lett., 18, 120-123（2008）
５）Kakuda, S., Okada, K., Eguchi, H., Takenouchi, K.,
Hakamata, W., Kurihara, M. Takimoto-Kamimura,
M.: Acta Crystallogr. F, 64, 970-973（2008）
６）Demizu, Y., Nakatsu, A., Sato, Y., Honzawa, S.,
Yamashita, A., Sugiura, T., Kittaka, A., Kato, S.,
Okuda, H., Kurihara, M.: Lett. Org. Chem, in press
（2010）
Fig.
Fig. 15　Modeled
15. Modeledstructure
structureofofhydroxythiohomosildenafil
bound to PDE5
文献
１）Kittaka, A., Kurihara, M., Peleg, S., Suhara, Y.,
Takayama, H.: Chem. Pharm. Bull., 51, 357-358
16