Structure of HIV-1 protease in complex with potent inhibitor KNI-272 determined by neutron crystallography

阻害剤KNI-272とHIV-1プロテアーゼの中性子結晶構造解析

安達 基泰; 大原 高志   ; 栗原 和男; 玉田 太郎; 本庄 栄二郎*; 岡崎 伸生; 新井 栄揮; 正山 祥生*; 松村 浩由*; 安達 宏昭*; 高野 和文*; 森 勇介*; 日高 興士*; 木村 徹*; 林 良雄*; 木曽 良明*; 黒木 良太

Adachi, Motoyasu; Ohara, Takashi; Kurihara, Kazuo; Tamada, Taro; Honjo, Eijiro*; Okazaki, Nobuo; Arai, Shigeki; Shoyama, Yoshinari*; Matsumura, Hiroyoshi*; Adachi, Hiroaki*; Takano, Kazufumi*; Mori, Yusuke*; Hidaka, Koshi*; Kimura, Toru*; Hayashi, Yoshio*; Kiso, Yoshiaki*; Kuroki, Ryota

HIV-1プロテアーゼの触媒機構を解明するために、HIV-1プロテアーゼとペプチドに類似した阻害剤KNI-272との複合体の中性子結晶構造解析を行った。その結果、阻害剤KNI-272の一部であるアロフェニルノルスタチンのカルボキシル基がプロトン化したAsp25残基と水素結合を形成し、一方で、アロフェニルノルスタチンの水酸基が脱プロトン化したAsp125残基と水素結合を形成していることが明らかとなった。以上の結果は、Asp25残基がHIV-1プロテアーゼの基質のカルボキシル基にプロトンを供与し、Asp125が求核攻撃を行う水分子を活性化する役割を持つことを示している。

To understand the catalytic mechanism of HIV-1 protease, we have determined the crystal structure of HIV-1 protease in complex with a transition state mimetic inhibitor, KNI-272 by neutron crystallography. Our results indicates that the carbonyl group of allophenylnorstatine in KNI-272 forms a significant hydrogen bond with protonated Asp 25, and the hydrogen atom from the hydroxyl group of allophenylnorstatine forms a remarkable hydrogen bond with the deprotonated Asp125. These results show direct evidence that Asp25 provides a proton to carbonyl group of substrate and Asp125 contributes to activate the attacking water molecule as a nucleophile.