薬剤耐性A17型HIV-1プロテアーゼと阻害剤複合体のX線結晶構造解析

X-ray structure analysis of A17 type HIV-1 protease complexed with inhibitors

安達 基泰; 新井 栄揮; 玉田 太郎; 黒木 良太; 日高 興士*; 木村 徹*; 木曽 良明*

Adachi, Motoyasu; Arai, Shigeki; Tamada, Taro; Kuroki, Ryota; Hidaka, Koshi*; Kimura, Toru*; Kiso, Yoshiaki*

本研究では、ロピナビルに対して耐性を獲得したA17株ウイルス由来(A17型)HIV-1プロテアーゼの薬剤耐性獲得機構を原子レベルで解明し、より効果的な阻害剤の設計において有用な知見を得ることを目的として、ロピナビル及び耐性変異体に効果の高い阻害剤KNI-1657との複合体のX線結晶構造解析を実施した。A17型HIV-1プロテアーゼ遺伝子のコドン配列を大腸菌発現に最適化した人工遺伝子を合成し、野生型と同様な方法で調製した。得られた精製試料を用いて、A17型HIV-1プロテアーゼの活性発現に対するロピナビルの阻害効果を調べたところ、野生型に比較して700倍以上減少していた。一方で、KNI-1657はロピナビルよりも約20倍高い阻害効果を示した。A17型HIV-1プロテアーゼとロピナビル及びKNI-1657との複合体を結晶化した結果、PEG4000を沈殿剤とした条件で結晶化に成功した。得られた結晶を用いて、放射光施設(PF及びSPring-8)にて1.5分解能の回折データを収集し、R値19%まで構造を精密化した。

To obtain information for design of inhibitor against drug resistant mutant HIV protease, we determined X-ray crystal structures of A17 type HIV-1 protease complexed with inhibitors of lopinavir and KNI-1657. The gene of A17 type HIV-1 protease was synthesized chemically, and prepared using E. coli expression system. The results showed that affinity of lopinavir to the protease was 700 times lower than that of wild-type, and KNI-1657 has 20 times higher affinity to the protease than lopinavir. The crystals of complex were obtained using PEG4000 as precipitant. The diffraction data were collected at PF and SPring-8, and the structures were refined at R-factor of 19%.