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

HIV-1プロテアーゼと阻害剤KNI-272との複合体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プロテアーゼはヒト免疫不全ウイルス(エイズウイルス)が産生する酸性プロテアーゼであり、Asp25とAsp125を触媒残基としている。HIV-1プロテアーゼはエイズウイルスの増殖に必須であることから、エイズ治療のための創薬標的タンパク質となっている。本研究では、HIV-1プロテアーゼとその医薬品候補分子との分子間相互作用を原子レベルで解明することを目的として、阻害剤KNI-272との複合体の結晶構造解析をX線及び中性子の両方の量子ビームを用いて実施した。

HIV-1 protease is a dimeric aspartic protease that cleaves the nascent polyproteins of HIV-1 and plays an essential role in viral replication. To further 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 tripeptide inhibitor, KNI-272 to 1.9 ; resolution by neutron crystallography in combination with 1.4 ; resolution X-ray diffraction data. Our results indicates that the carbonyl group of allophenylnorstatine (Apns) in KNI-272 forms a significant hydrogen bond with protonated Asp 25, and the hydrogen atom from the hydroxyl group of Apns 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.