Crystal structure of HIV protease complexed with KNI-272 at 1.1 angstroms resolution

HIVプロテアーゼとKNI-272との複合体の1.1オングストローム分解能の結晶構造

安達 基泰; 玉田 太郎; 日高 興士*; 林 良雄*; Freire, E.*; 木曽 良明*; 黒木 良太

Adachi, Motoyasu; Tamada, Taro; Hidaka, Koshi*; Hayashi, Yoshio*; Freire, E.*; Kiso, Yoshiaki*; Kuroki, Ryota

HIVプロテアーゼ(HIVPR)は、ウイルスのポリプロテインを切断するアスパラギン酸プロテアーゼであり、ウイルスに必須の酵素である。HIVPRインヒビターは、SSDB(Structure based Drug Design)によって開発され、エイズの治療に使われている多剤併用療法に貢献したことが知られている。しかしながら、HIVPR阻害薬による副作用と薬剤耐性ウイルスの出現が抗ウイルス治療において解決されるべき重要な課題となっている。本研究では、HIVPRとインヒビターの相互作用及びHIVPRの薬剤耐性についてさらに理解を深めるために、中性子構造解析と高分解能X線結晶構造解析を用いて研究を進めている。HIVPRは、人工遺伝子を化学的に合成後、大腸菌発現系によって得られたものを再生している。結晶化は、カルボキシメチルイソステアを含む阻害剤KNI-272との複合体で行い、これまでの報告よりも硫安濃度が低い2%の条件で行った。結晶の分解能は、1.1オングストロームであり、これまで報告されているものより大きく改善された。現在、異方性の温度因子を使い精密化を進めており、より詳細な結合している水分子を含めた詳細な構造と動的な温度因子の情報が得られる予定である。

The development of HIV protease (HIVPR) inhibitors is regarded as a major success of structure-based drug design, and the inhibitors of HIVPR are important compounds to establish highly active antiretroviral therapy for AIDS. Adverse effects linked to the use of HIVPR inhibitors, and the emergence of HIV mutants resistant to current drugs, remain critical factors in the clinical failure of antiviral therapy. We are currently working on structure analysis of HIVPR inhibitor complex using both ultra-high resolution X-ray and neutron crystallography. To obtain the HIVPR, the gene of HIVPR was expressed in E. coli and successfully refolded. A crystal of HIVPR with KNI-272 was obtained. This crystal diffracted X-ray beyond 1.1 angstroms resolution, which is much higher than the previous structure. Refinement using anisotropic temperature factors has produced more detailed structure and dynamic information about the HIVPR inhibitor complex, including details of bound water molecules.