研究年次報告書

分子リガンド創製研究チーム
Molecular Ligand Synthesis Research Team
チームリーダー袖岡幹子（薬博）
Sodeoka Mikiko (D. Phar)
キーセンテンス：
1. RE 誘導体の HT1080 細胞に対する浸潤、遊走阻害活性を評価する
2. ヒストンメチル化酵素阻害剤 Chaetocin 誘導体を合成する
3. ガングリオシド GM3 アナログを合成し、活性評価する
4. 新しい反応系を利用して、含フッ素糖鎖の合成を検討する
5. ホオズキ成分 physalin 類の部分構造を合成し、活性評価する
6. 非ペプチド性天然糖受容体 pradimicin の糖認識機構を解析する
7. TNF-α産生阻害物質 vialinin 類を合成する
キーワード：
RE 誘導体、Chaetocin、ガングリオシド、有機フッ素化合物、physalin 類、糖タンパク質、非ペプチド性糖
受容体、p−テルフェニル、vialinin B、TNF-α 産生阻害物質
研究概要
当チームでは、精密有機合成化学を基盤として、主にタンパク質修飾（リン酸化、糖鎖付加、メチル化、
アセチル化など）に関わる酵素と相互作用する新しいリガンド分子の合成を進めている。これまでにタン
パク質 SUMO 化阻害剤であるギンコール酸の誘導体、プローブ合成、リジン特異的ヒストンメチル化酵素
阻害剤 Chaetocin の全合成、TNF-α産生阻害物質 vialinin 類の全合成を達成した。
また合成糖鎖を利用し、
タンパク質フォールディングに関わる酵素の生化学的研究を進めてきた。今年度は、以下に示す新たな研
究を展開してきた。
１．リゾリン脂質模倣型分子プローブによる癌細胞の浸潤・遊走シグナル解析（土屋、大沼、西澤、平井、
袖岡）
両特異性プロテインホスファターゼ阻害剤 RE 誘導体とリゾリン脂質の一種である cyclic phosphatidic
acid（cPA）の構造類似性に着目し、今年度は当研究室が保有する RE 誘導体ライブラリーの中から HT1080
細胞の浸潤・遊走を阻害する化合物を探索した。その結果、浸潤・遊走を顕著に阻害する RE 誘導体をいく
つか見出すことに成功した。一方で、わずかな構造の違いにより阻害活性を持たない RE 誘導体も見出した。
これらの化合物の標的タンパク質を比較することで癌細胞の浸潤・遊走に重要な役割を担うタンパク質を
同定することが可能であると考えられ、cPA が誘導する癌細胞の浸潤・遊走阻害活性の細胞内シグナル伝
達の解明に寄与できると考えている。
２．ヒストンメチル化酵素阻害剤 Chaetocin の構造活性相関研究（岩佐、藤城、濱島、袖岡；伊藤、吉
田（分子リガンド探索研究チーム）
）
リジン特異的ヒストンメチル化酵素阻害剤として知られる Chaetocin の構造活性相関を明らかにするた
めに、昨年度までに本研究室にて開発した全合成ルートに基づき種々の Chaetocin 誘導体合成をおこなっ
た。分子リガンド探索研究チームとの共同研究により、各種合成化合物の酵素阻害活性試験を行い、その
結果からヒストンメチル化酵素 G9a の阻害活性の発現に必要な Chaetocin の構造について考察した。
３．代謝安定型ガングリオシド GM3 アナログの活性評価（加藤、土屋、西澤、平井、袖岡）
スフィンゴ糖脂質の一種であるガングリオシド GM3 は、EGF レセプターと結合してチロシンキナーゼ
活性を阻害し、細胞増殖を抑制することが知られている。我々は代謝安定型 GM3 アナログとして、CF2シアロシド結合を有する GM3 アナログの合成を達成した。今年度はこのアナログのガングリオシドミミッ
クとしての機能を評価するため、O-シアロシド結合を有する天然型 GM3 を用いて、A431 細胞を用いた増
研究年報
殖抑制活性試験、および EGF 刺激による A431 細胞膜画分のリン酸化試験のアッセイ系を構築した。現在、
合成した CF2-連結型 GM3 アナログの機能評価を進めている。
４．糖骨格に由来する特異なSN2’反応を利用したCF2連結型2糖ユニットの合成（土川、平井、袖岡）
昨年度までに、様々な求核剤（C, N, O, F, S求核剤）のgem-ジフルオロメチレン基を有する糖誘導体に対
するSN2’反応が効率よく進行することを見いだしている。本年は、ガラクタール誘導体を求核剤とするSN2’
反応も進行することを見出し、代謝安定型のCF2-連結型2糖骨格を簡便に合成できることを見出した。
５．フィサリン類のNF-κBカスケード阻害活性評価（森田、土屋、大沼、平井、袖岡；田村（阪大薬））
ホオズキから単離されるフィサリンは、NF-κBカスケード阻害等の興味深い生物活性が報告されており、
我々は有機合成化学的アプローチによる生物活性発現機構の解明を目指している。今年度は、HeLa細胞を
用いたNF-κB阻害活性及びIκBのリン酸化抑制活性のアッセイ系を確立し、ホオズキの葉から抽出、単離し
たフィサリンBがこれらの阻害活性を示すことを確認した。現在、別途合成したフィサリン類DEFGH環部
の活性を検討中である。
６．非ペプチド性天然糖受容体 pradimicin A の糖認識機構解析（伊藤、中川）
Pradimicin A (PRM-A) は、Ca2+ イオン存在下 D-マンノシド (Man) と特異的に結合する抗生物質である。
PRM-A とその類縁体は、糖を認識する唯一の非ペプチド性天然物であることから、その Man 認識機構に興
味が持たれている。しかしながら、PRM-A が高い凝集性を示すために、その解析研究はほとんど進んでい
なかった。本研究では、構造解析に不利な PRM-A の凝集性を逆に利用するという全く新しい切り口を設定
し、固相中で PRM-A と Man との相互作用解析を試みた。PRM-A 凝集体の固体二次元 Dipolar Assisted
Rotational Resonance (DARR) 解析および固体 113Cd-NMR 解析の結果、PRM-A の Man 結合部位を初めて明
らかにするとともに、PRM-A が Ca2+ イオンを介して Man と結合していることを示唆する知見を得た。本
結果は、「非ペプチド性天然物による糖の認識」の全容を解明するための糸口となるものである。
７．多官能性テルフェニル類の一般的合成法の開発と標識化リガンド分子の創製 (高橋、叶、越野、中村)
中国産食用キノコから単離された強力な TNF-α 産生阻害物質である vialinin A (1) の関連化合物の合成
とそのターゲット分子探索のための標識化リガンド分子の創製を昨年に引き続き行なった。まず、昨年度
に開発した Ullmann カップリングを利用するジベンゾフラン骨格構築法を利用し、最近 Thelephora vialis
から見出した新規 p- テルフェニル化合物 vialinin C (2) の合成を達成した。その合成中間体を用いて
ganbajunin B (3)の合成も行った。Vialinin C (2) の TNF-α 産生阻害活性は弱く、vialinin A (1)の 1/104 程
度であることがわかった。また、vialinin A (1)のフェニルアセトキシ基を安定なメチル基に置き換えた化合
物を合成し、末端ベンゼン環上の片方の水酸基へプロパルギル基を導入後、click ケミストリーを用いて種々
の蛍光標識化されたリガンド分子を創製した。さらに、同様の手法を用いてビオチン体への誘導も行った。
HO
O
O
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vialinin A (1)
O
O
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O
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OH
O
OH
vialinin C (2)
O
O
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OH
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O
O
ganbajunin B (3)
------------------Key Sentence :
1. Evaluate inhibitory activities of RE derivatives for invasion and migration of HT1080 cells
2. Synthesize histone metyltransferase inhibitor chaetocin derivatives
3. Synthesize ganglioside GM3 analogues and evaluate their biological activities
平成 22 年度
4. Synthesize fluorine-containing sugar analogues using new reaction systems
5. Synthesize partial structures of physalins, bitter principle of physalis plants, and evaluate their
biological activities
6. Analyze carbohydrate recognition of pradimicin A
7. Synthesize TNF-α production inhibitor vialinins and related compounds
Key Word :
RE derivatives, Chaetocin, ganglioside, organofluorine compounds, physalins, glycoprotein,
non-peptidic carbohydrate receptor, p-terphenyl, vialinin B, inhibitor of TNF-α production,
Outline
This Team focuses on the development of novel types of ligand molecules, which interacts with
proteins involved in post-translational modification such as protein phosphorylation, glycosylation,
methylation, and acetylation, based on synthetic organic chemistry. Synthesis of ginkgolic acid
derivatives and fluorescent probe (inhibitors of protein SUMOylation), chaetocin (an inhibitor of
lysine-specific histone methyltransferases), and vialinins (inhibitors of TNF-α production) were
accomplished so far. In addition, biochemical evaluation of enzymes related on the protein folding has
been also examined. This year, several new projects related to post-translational modification were
carried out.
１．Analysis of tumor invasion and migration using phospholipid-mimicking molecular probe（Tsuchiya,
Oonuma, Nishizawa, Hirai, Sodeoka）
We focused on the structural similarity between dual-specificity protein phosohatases inhibitor RE
derivatives and cyclic phosphatidic acid (cPA), which is a kind of phospholipid, and this year the compounds
showing inhibitory activity for invasion and migration of tumor cells were quested among the RE derivatives
library we have. As a result, we found RE20 which inhibited invasion and migration on HT1080 cells. On the
other hand, we also found RE97 which did not show inhibitory activity, although the RE97 possesses similar
structure but have the slight difference. So, we believe that these molecules would contribute to clarification
of precise role of cPA, by which identification of the proteins which take an important role on the invasion
and migration of tumor cells would be possible by comparing target proteins of these compounds.
２．Structure-activity relationship study of chaetocin, a novel lysine-specific histone methyltransferase
inhibitors (Iwasa, Fujishiro, Hamashima, Sodeoka; Ito, Yoshida (Molecular Ligand Discovery Team))
Chaetocin, which belongs to a family of mycotoxins isolated from Chaetomium minutum, is a potent
inhibitor of lysine-specific histone methyltransferases. Based on our total synthesis of cheatocin, we
synthesized chaetocin analogues to carry out the structure–activity relationship study. This year, we
found the significance of epidithiodiketopiperazine structure of chaetocin against G9a inhibitory
activity. The biological activity of the synthesized analogues was evaluated in collaboration with
Molecular Ligand Discovery Team.
３．Biological evaluations of nonhydrolyzable ganglioside GM3 analogues (Kato, Tsuchiya, Nishizawa,
Hirai, Sodeoka)
Ganglioside GM3, which is a kind of glycosphingolipids, is known to inhibit epidermal growth factor
(EGF)-dependent cell proliferation in a variety of cell lines. We recently achieved the synthesis of
nonhydrolyzable GM3 analogue which has a CF2-sialoside linkage. To evaluate a function of this
analogue as a ganglioside mimic, we are constructing the assay systems for inhibitions of cell
proliferation and EGF-receptor tyrosine autophosphorylation with A431 cells by use of natural
O-linked GM3 as a control molecule. Evaluation of CF2-linked GM3 in these assay system are now
under investigating.
４．Synthesis of CF2-linked disaccharide unit utilizing the unique SN2’ reaction arising from sugar
structure (Tsuchikawa, Hirai, Sodeoka)
We have already found that SN2’ type reaction of various nucleophiles (C, N, O, F, S nucleophiles) with
研究年報
the compounds having a gem-difluoromethylene group on sugar derivatives. This year, galactal
derivatives were found to be also applicable as a nucleophile for this SN2’ reaction, indicating that this
unique reaction would be useful for the construction of CF2-linked disaccharide analogues, which is
expected to utilize as a stable analogue under biological conditions.
５．Inhibitory activities of physalins on NF-κB cascade (Morita, Tsuchiya, Onuma, Hirai, Sodeoka;
Tamura (Osaka Univ.))
Physalins, which have been isolated from Physalis plants, show various biological activities such as
inhibitory activities on NF-κB cascade. Therefore, we aspire to elucidate their molecular mechanism
through using synthetic analogs. This year, we successfully constructed assay systems for inhibitory
activities on NF-κB cascade and that on phosphorylation of IκB. Physalin B isolated from leaves of
Physalis plants was confirmed to show these activities. Biological activity tests for a synthetic
DEFGH-ring moiety of physalins are in progress.
６．Analysis of carbohydrate recognition by pradimicin A, a natural carbohydrate receptor with a
non-peptidic skeleton （Ito, Nakagawa）
Pradimicin A (PRM-A) and its derivatives are structurally unique antibiotics, which recognize
D-mannopyranoside (Man) in the presence of Ca2+ ion. These compounds are the only natural
carbohydrate receptors with non-peptidic skeletons. However, the molecular basis of Man recognition
by PRM-A remains unclear since conventional solution-state interaction analysis of PRM-A with Man
has been hampered by the aggregate-forming propensity of the ternary PRM-A/Ca2+/Man complex.
This situation led us to explore a new concept for elucidation of the Man binding mode of PRM-A,
employing solid-state interaction analysis. Combination of solid-state 2D Dipolar Assisted Rotational
Resonance (DARR) and solid-state 113Cd-NMR successfully revealed the mannose-binding site of
PRM-A and the crucial role of Ca2+ ion. The present study provides a clue toward full elucidation of
the molecular basis of Man recognition by PRM-A.
７．Development of a general method for the synthesis of polyfunctionalized p-terphenyls and creation
of ligand molecules such as fluorescent-labeled probes and biotin derivatives
（Takahashi, Ye,
Koshino, Nakamura）
We have been engaged in synthetic studies on natural p-terphenyls with a potent inhibitory activity of
TNF-α production and succeeded in the total syntheses of several natural p-terphenyls including
vialinins A (1) and B. As a part of our continuing studies in this field, we synthesized vialinin C (2)
recently isolated from the Chinese mushroom, Thelephora vialis, and ganbajunin B (3). The inhibitory
activity of vialinin C (2) was revealed to be weak (nearly 1/104 of inhibition potential of 1). In order to
clarify the target molecule of vialinin A (1), its chemically stable analog which has dimethyl groups
instead of the diphenylacetoxyl groups, was designed. The analog was successfully transformed into
several fluorescent-labeled probes and biotin derivatives by utilizing click chemistry.
平成 22 年度
Principal Investigator
袖岡
幹子
Mikiko Sodeoka
Research Staff
平井
剛
Go Hirai
伊藤
幸成
Yukishige Ito
越野
広雪
Hiroyuki Koshino
中村
健道
Takemichi Nakamura
高橋
俊哉
Shunya Takahashi

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