SAR News No.22 (Apr. 2012)

構造活性相関部会・ニュースレター <1 April, 2012>

SAR News No.22「目次」///// Perspective/Retrospective /////
Ｘ線自由電子レーザー・SACLA石川

哲也 ･･･２///// Cutting Edge /////
ヒトノイラミニダーゼ−シアル酸誘導体複合体相互作用の非経験的フラグメント
分子軌道法計算に基づく相関解析 (LERE-QSAR)

比多岡清司 ･･･８

United3D: ２つのコンセンサス法によるタンパク質予測構造評価プログラム
寺師

玄記 ･･･１７///// Activities /////＜報告＞
第 39 回 構造活性相関シンポジウム開催報告

西谷潔 ･･･２２＜会告＞
構造活性フォーラム 2012「GPCR 研究の最前線」･･･２３

第 40 回 構造活性相関シンポジウム･･･２４

部会役員人事･･･２５

SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Perspective/Retrospective /////

Ｘ線自由電子レーザー・SACLA
理化学研究所播磨研究所・石川哲也

1.

はじめに

本年 3 月に世界で 2 例目のＸ線自由電子レーザー・SACLA が兵庫県播磨科学公園都市の
SPring-8 の隣で共用運転を開始した。SACLA は SPring-8 Angstrom Compact free-electron Laser の略で、当分の間世界最短波長のＸ線レーザーとなる。日本薬学会の皆様には、SPring-8 はある程
度ご利用いただいているものと思量するが、SACLA に関してもこのような形でご紹介する機会を頂けたことを感謝する。ここでは、SACLA の概要と基本性能を紹介した上で、コヒーレント
Ｘ線による原子分解能イメージングの原理を概説し、医学や薬学と関係しそうな SACLA の応用の可能性について議論したい。
光を用いて物を観察する場合、どれだけ細かい物が分解できるかという量（これを解像度ある
いは分解能という）は、観察に用いる光の波長の半分程度が限界である[1]。したがって、波長０．数ミクロンの可視光でいくら頑張っても原子や分子を見ることはできない。ところが、可視光の 1/1000 程度の波長のＸ線を用いると、０．数ナノメートルの解像度を持ち、分子中の原子の並びが見えてくる。これが、SPring-8 などのＸ線放射光が非常に多くの方に利用されている最大の理由である。
SPring-8 のようなインコヒーレントな光源では、N 個の電子が出す光の強度は、１個の電子が出す強度の N 倍になるが、SACLA のようなコヒーレント光源では N2 倍になる。このことから、
SACLA のピーク輝度は SPring-8 の 10 億倍となり、一方でパルス幅は 1/1000 以下となる。すな
わち、非常に明るい X 線が極短時間出るのが SACLA の特徴であり、波長が短いという特徴をあわせて考えれば、原子・分子の世界の非常に高速で動き回っている現象の一瞬をとらえて観察す
るための光を提供する装置といって良い。
例えばタンパク分子の構造解析の場合 SPring-8 では、原子レベルの構造を結晶化することで平均として観察していたが、SACLA では個々の分子を観察することが原理的には可能となる。特に、一瞬を切り取って観察することを考えると、化学反応などに伴う分子のダイナミクスの解析に利用されるものと考えられている。

2.

SASE 型 X 線自由電子レーザーとしての SACLA

レーザーが 1960 年に発表されて[2]から長年にわたって、その短波長化に向けての努力が続けられてきた。X 線レーザーの可能性が拓けたのは 1980 年代半ばに、自己増幅自発放射原理(Self-Amplified Spontaneous Emission; SASE)[3]が発見されたことによる。線形加速器と長いアン
ジュレータの組み合わせでの X 線自由電子レーザーが建設できる可能性が示された。1990 年代
半ばに、米国の国立スタンフォード線形加速器センターで、高エネルギー物理研究に利用されてきた 2 マイル線形加速器を利用して X 線自由電子レーザーを建設する計画が策定され、2009 年に 0.15nm でレーザー発振を観測した Linac Coherent Light Source (LCLS)計画に結実していく[4]。
一方で、1990 年代後半にはドイツ・ハンブルグのドイツ電子シンクロトロン研究所(DESY)で、超伝導線形加速器を用いた素粒子物理学研究のための電子・陽電子線形衝突器と X 自由電子レーザー施設を組み合わせた TESLA 計画が策定され、その X 線自由電子レーザー部分が後のヨー
ロッパ X 線自由電子レーザー計画(Euro XFEL、2015 年完成予定とされている)に繋がっていった[5]。この時期我が国では、ちょうど SPring-8 の運転が始まったころで、次世代光源としての X
線自由電子レーザーの話題は殆ど出なかった。しかし SPring-8 で長い真空封止型アンジュレー
タを世界で初めて建設し[6]、また１km の長尺ビームラインを建設[7]してコヒーレント X 線の基礎研究を開始すると、欧米の X 線自由電子レーザーに向けての検討会議などでこれらの紹介
依頼が多数寄せられるようになった。このような機会に、SPring-8 で開発された真空封止型アン-2-

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ジュレータを用いて磁場周期を短縮すると、欧米と比べて格段に小型化された X 線自由電子レーザーが建設可能であると発想したことが SACLA のそもそもの発端である[8]。
しかし、小型化するためには、欧米に比べ高品質な電子ビームを用意する必要があり、真空封止型アンジュレータも、SPring-8 の標準の半分程度の磁場周期を持つものを開発する必要があった。また、一層の小型化のために、加速勾配が大きい新しい加速管の開発を行うことにした。これらの要素技術を確立し SACLA に備えるための研究開発プログラムが、理研内で 2001 年度に開始された。要素技術開発は比較的順調に進み、2003 年度末ころには、基礎的要素技術に目途がついた。そこで、2004 年度に波長 0.1 ナノメートルをターゲットとする施設の概念設計をおこなった上でレポートを作成し[9]、それに基づいてインターナショナルな評価を実施した。その結果は非常に高い評価を頂いたが、評価委員会からそれまでの電子エネルギー6GeV を 8GeV に上げて、SPring-8 への入射を可能にすべきとの提言を受け、設計変更を行った。これと並行して、国内の評価委員会なども開かれたが、非常に野心的な計画であるため、いきなり実機建設を始めるのではなく、1/32 スケールのプロトタイプ機から始めよということになり、250MeV 線形加速器をベースとする極紫外領域自由電子レーザーの建設を行うことになった。これが、現在でも波長 60nm 領域で多くの方に利用されている SCSS 試験加速器[10]であるが、この建設と運転により実機建設に向けての多くの課題が解決され、いよいよ 2006 年から 5 年間での SACLA 実機建設に向かうこととなった。
2006 年は、国の第三期科学技術基本計画が始まった年であり、SACLA はその中で「国家基幹技術」に指定され推進されることになった。完成後には、SPring-8 と同様に供用施設として国内外を問わずに利用者に開放することとされた。SPring-8 との様々な相乗効果を考慮して、SPring-8に隣接して設置することとなった。直接的な相乗効果の一つは、将来の低エミッタンス電子ビー
ム入射に備えて SACLA 線形加速器から SPring-8 蓄積リングへの入射路を整備したことであり、もう一つは、SACLA の光と SPring-8 の光を同一試料上に導くために、相互利用実験施設を整備したことである。SACLA 完成後の SPring-8 サイトの航空写真を図 1 に示す。

図 1．SACLA 完成後の SPring-8 サイト
SACLA は XFEL 加速器棟に設置された長さ約 400m の線形加速器で電子を 8GeV まで加速して、XFEL 光源棟内の長いアンジュレータに通し、SASE 作用によってコヒーレント X 線を発生させている。線形加速器の最後端に振り分けマグネットを配置し、5 つの FEL ラインと SPring-8
入射ラインに電子ビームを振り分ける（図 2）。現状のファーストフェイズでは、5 本の FEL ラインの内の中央の BL3 と端の BL1 の整備が行われている。今後、利用者の動向を踏まえながら
順次 BL2, 4, 5 の整備を進めていく予定である。アンジュレータの後方では電子ビームと XFEL
ビームが一緒に走るが、XFEL 光源棟の最後部に設置されたビームダンプで電子ビームをアースに落とし、XFEL ビームだけを XFEL 実験研究棟に導入する。実験研究棟内では、コンクリート-3-

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製の光学ハッチ内でビーム整形を行って、実験ホール内の実験ハッチに導いている。また、ビー
ムラインは XFEL 実験研究棟の後方壁を貫通して SPring-8 のビームと XFEL のビームを同一試料に当てる相互利用実験施設に導かれる。

図 2．

SACLA 建物配置

SACLA での実験装置配置の基本的な考え方は、「固定された XFEL ビームに対して、実験装置を入れ替えて様々な実験手法に対処する」ことであり、実験ハッチをタンデムに配置して、複数個の実験装置を配置している。それぞれの実験装置はビームラインから比較的容易に退避することが可能であり、圧縮空気浮上の移動機構を備えたものも多い。それらを容易に動かすために、実験ハッチ内床面は特殊な平坦化加工が施されている。SACLA のこの考え方は、LCLS での「装置を固定して光学素子で XFEL ビームを振る」考え方とは対極をなすものであるが、コヒーレン
ト光源に対しては、かねてから”No optics is the best optics”と言われてきた。
実験研究棟には、実験ハッチがタンデムに 4 つ配置されている。また、ポンプ・プローブ実験を行うためのフェムト秒レーザー、マイクロメータ集光を行うための KB ミラーが配置されている。

コヒーレント X 線によるイメージング [11]十分に周波数が大きい X 線電磁波に対しては、物質内の電子はあたかも自由電子のように振舞うと近似して得られるのがトムソン散乱である。原点にある電子（質量 m、 電荷 e）が、単色
平面波の X 線を散乱する場合を考える。X 線電磁波の波数ベクトルを Ko、振動数を ω、光速度
を c、振幅ベクトルを Eo とすると、単色平面波の電場ベクトル E、磁気誘導ベクトル B は次式で表される：
3.

E = Eo exp[i(K o ⋅ r - ωt )]
B=

Ko

ω

(1)

× Eo exp[i(K o ⋅ r - ωt )] =

kˆ
×E
c

(2)

ここで、 kˆ は K o 方向の単位ベクトルを表す。この電磁波は、点電荷にローレンツ力を及ぼす。
ローレンツ力による変位を x とすると、運動方程式はm
x= e ( E + x × B )(3)となる。 
x 、 x は電荷の加速度、速度である。電荷の速度が光の速度より十分小さい場合には、(3)の第二項は第一項と比較して無視できるので、


x≈

eE
m

(4)

-4-

SAR News No.22 (Apr. 2012)となり、原点を始点とする位置ベクトル r の点に、(4)で与えられる加速度を持つ電荷が作る放p.c.

射場 E rad は、
p.c.
Erad
=

e ( 
x × r )× r
4πε o c
r3
1

(5)

2

で与えられる。ここでεo は真空の誘電率、 r = r である。
電荷が分布した場合、ある領域に電子が数密度ρ(x)で分布しているものとする。入射 X 線として、前と同じ単色平面波(1)を考え、波数ベクトル Ks の方向に散乱される電磁場を考えると、原点から x にある微小体積要素 d3x 内の電子数はρ(x) d3x であり、この位置で入射波の位相は原点での位相から iKo・x 変化し、散乱波の位相は原点からの散乱波の位相と iKs・x 変化するので、

ρ(x) d3x からの散乱波への寄与は、(5)の E rad を用いて
p.c.

d.c.
p.c.
=
dErad
Erad
ρ ( x ) exp  −i ( K s − K o ) ⋅ x  d 3 x(6)と表すことができる。従って、全体からの散乱は、分布電荷全体にわたって(6)を積分することにより求めることができ、
d.c.
p.c.
3
=
Erad
Erad
∫∫∫ ρ ( x ) exp −i ( K s − K o ) ⋅ x  d x(7)で表される。この式は、分布電荷からの散乱電場が、原点に置かれた電子からの散乱電場に、電荷数密度のフーリエ変換をかけたものになっていることを示す。これは、初歩的な X 線結晶回
折の教科書に示されている方法であり、結晶回折の運動学的理論ではこの後ρ(x)に結晶の周期性を導入し、積分を単位格子内の積分（=結晶構造因子）と位相のついた格子和に分解するプロセスを辿り、格子和からラウエ関数を導出してブラッグ反射を導く。しかしながら、(7)式自体は一般的な電荷分布を仮定するので、周期性を持たない物質からの X 線散乱でも成り立つ式である。但し、重要な仮定は単色平面波入射であり、入射波がコヒーレントであることを仮定することによって、一つのフーリエ積分で表されるのである。
d.c.

散乱電場を位相も含めて測定することが出来れば、(7)式の E rad が直接計測できるので、それを逆フーリエ変換することによって電荷数密度ρ(x)を求めることができる。これは、構造を決定することと等価であり、空間分解能の理論的下限値は波長であるため、X 線を使うと原子レベルでの顕微法となる。
しかしながら、現実に測定することができるのは位相が消えてしまった強度であり、真空の透磁率をµo とすると、次式によって与えられる量である。

=
I

ε o d.c. 2=
Eµo rad2
ε o p.c. 2
Erad ∫∫∫ ρ ( x ) exp  −i ( K s − K o ) ⋅ x  d 3 xµo(8)

この測定量からは、散乱電磁場の振幅は求まっても、位相は求まらない。従って、先に述べたシ
ナリオでの顕微法を完成させるためには、何らかの方法で位相を回復する必要がある。
コヒーレント X 線を有限な試料に照射した場合、(8)式で表されるフラウンホーファー回折強度はナイキスト間隔[12]より細かい間隔でサンプリングすることが可能である。この間隔が十分に小さくオーバーサンプリング比が 2 を超えている場合には、位相情報は強度情報の中に原理的に埋め込まれていると考えることができる[13]。この位相情報は逐次近似法により回復可能であることが Gerchberg と Saxton により示され[14]、その後 Fienup は逐次近似の収束が早い方法としてハイブリッド入出力法(HIO)を開発した[15]。この方法の詳細については紙数の都合で省略す-5-

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るが、原理的には、測定強度から得られる振幅にランダムな位相を付けて逆フーリエ変換を行うと、ランダムな初期位相に対応する電荷数密度ρ(x)が得られる。密度は、負にならないので、負になった点で 0 に置き換えてフーリエ変換を行うと、最初の振幅とは異なる散乱強度振幅と位相を与える。この振幅を測定強度から得られる振幅に置き換えて逆フーリエ変換を行い、得られた
電荷数密度で負となる点で再び 0 に置き換える。この操作を繰り返した時に収束する場合、収束
した位相は測定された電場が持っていた位相と考えることができる。
位相回復法によって X 線コヒーレント散乱強度から散乱体の実空間分布を再構成するコヒー
レント X 線散乱顕微法は Miao たちによって軟 X 線領域で示され[16]、その後 Miao と我々のグループの協力によって硬 X 線領域に拡張された[17]。X 線では高分解能の実空間再構成が可能であること、不透明な物体の内部構造も再構成可能であること、光学素子作成技術の限界から結像光学系による超高分解能顕微鏡の構築が困難であることから、大きな注目を集め、今後 X 線自由電子レーザー光源からの強力なコヒーレント X 線源を利用することによって大きく発展することが期待されている。

4. 医学・薬学への応用
前節で示した、コヒーレント X 線散乱は、タンパク質単分子、タンパク―タンパク複合体、タンパク―低分子複合体などでの原子分解能でのイメージングを原理的に可能とする。しかしながら、X 線自由電子レーザーといえども、単一分子や単一複合体を試料としてシングルショット
で原子分解能データを取得するのは強度的に困難であるので、非常に多くのショットでのデータを並べ替え、さらに平均化するという作業が必要になる。具体的な実験方法としては、エアロゾ
ルや、水滴包含物として試料を XFEL ビーム上に送り、コヒーレント散乱強度を記録する方法がLCLS で提案・開発され SACLA でも利用可能となっている。試料は、XFEL パルスでたたかれると電子が飛び出し、ある程度の時間後に陽イオンが静電反発力でばらばらになるクーロン爆発を起こしてしまう。電子密度の構造が保たれるのは、照射後数十フェムト秒と見積もられており、出来るだけ短い XFEL パルスでデータ収集を行う必要があることが指摘されている[18]。一方、
SACLA での独特の方法として、クライオ電子顕微鏡を同様に氷埋した試料からの散乱イメージ
ングの平均化によって構造解析を行う手法の開発も進められている[19]。これらのイメージング
手法は、タンパク単分子やその複合体に留まらず、より大きな細胞小器官やウィルスなどの高分
解能イメージングに応用可能であり、XFEL の短パルス性の特徴を活かすと、「何かをしている
瞬間」の構造イメージを取得することが可能となろう。
とはいっても、全く未知の構造を、単分子状態で、XFEL 散乱データのみから決定するためには、莫大なデータ量と高いデータ処理能力が必要となり、神戸の「京コンピュータ」との連携を視野に入れざるを得ない。一方で、複合体を作る構成要素タンパク構造が結晶構造解析で決定されているような場合には、結晶構造解析で決まった原子座標を動かすことによって観測されたコ
ヒーレント散乱パターンと合致する座標を見つけるというアルゴリズムによって、比較的容易に構造決定ができると予測されている。同様に、結晶構造解析で原子座標が決まったタンパクを単分子にして構造イメージを作ると、タンパクの動きが見えてくる。タンパクは動きながら働いていることを考えると、タンパクの動きを見ることは非常に重要であり、XFEL 利用の大きなター
ゲットとなるものと考えられる。この考えを更に進めると、複合体のダイナミクス計測にも発展するはずであり、タンパク科学が形を結晶構造解析で決めて、その後計算により機能を推測する段階から、機能を発揮する様子をも観測してしまう段階に移行していくことが考えられる。そうなれば、まさに XFEL は「見てきたような話を本当にみてしまう」光となる。
タンパクの構造解析に関しては、2010 年に LCLS で「ナノ結晶構造解析」が発表されて大きな話題となった[20]。一方向のスタッキングが 10 程度の小さな結晶でも、ラウエ関数での強度増大は 106 程度になるので、シングルショットデータである程度の高分解能データ取得が可能であり、このようなナノ結晶からの回折パターンを非常に多く集めることによって、粉末結晶解析と同様な手法での構造解析が可能となる。今まで結晶化が困難だとされてきた膜タンパク等であっても、通常の放射光 X 線結晶構造解析には小さすぎるが XFEL のナノ結晶解析には十分な大きさの結晶ができている場合も多くあると考えられており、今後の展開が期待される。ナノ結晶-6-

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構造解析で原子座標が定まれば、それをもとに単分子にした場合のダイナミクス研究を展開できることは上で述べたとおりである。
SACLA ではまた単結晶構造解析をシングルショットで行うことで、ダメージフリーの構造データを取得する可能性についての開発が進められている。これは、従来の放射光計測でのあいまいな点をはっきりさせるものであり、XFEL と放射光施設の両方を同じ場所に持つ播磨の優位性を今後伸ばしていく実験手法だと思われる。

5. おわりに
SACLA は 2012 年 3 月に供用が開始され、現在まさに新しいサイエンスを開拓している最中である。ここで紹介した実験手法の多くは、SACLA 稼働前に検討されたものであり、SPring-8
での経験によれば、本物は実際に光を見た後で出来上がる。SAR News の読者諸賢から、たくさんの「本物を作る人たち」が現れることを期待している。
参考文献

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J. B. Murphy and C. Pellegrini, J. Opt. Soc. Am. B 2 (1985) 259-264.
https://slacportal.slac.stanford.edu/sites/lcls_public/Pages/Default.aspx
http://www.xfel.eu/
H. Kitamura, T. Bizen, T. Hara, X. Marechal, T. Seike and T. Tanaka, Nucl. Instrum.
Methods A467-468 (2001) 110-113.
T. Ishikawa, K. Tamasaku, M. Yabashi, S. Goto, Y. Tanaka, H. Yamazaki, K. Takeshita, H.
Kimura, H. Ohashi, T. Matsushita and T. Ohata, SPIE Proceedings 4145 (2001) 1-10.
T. Ishikawa and H. Kitamura, “Beamlines for coherent x-ray applications at SPring-8”, 7thInt. Conf. on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2000), Berlin, Gernmany, Aug.
(2000).
http://xfel.riken.jp/pdf/SCSSCDR.pdf
T. Shintake, H. Tanaka, T. Hara, T. Tanaka, K. Togawa, M. Yabashi, Y. Otake, Y. Asano, T.
Bizen, T. Fukui, S. Goto, A. Higashiya, T. Hirono, N. Hosoda, T. Inagaki, S. Inoue, M.
Ishii, Y. Kim, H. Kimura, M. Kitamura, T. Kobayashi, H. Maesaka, T. Masuda, S. Matsui,T. Matsushita, X. Marechal, M. Nagasono, H. Ohashi, T. Ohata, T. Ohshima, K. Onoe, K.
Shirasawa, T. Takagi, S. Takahashi, M. Takeuchi, K. Tamasaku, R. Tanaka, Y. Tanaka,
T.Tanikawa, T. Togashi, S. Wu, A. Yamashita, K. Yanagida, C. Zhang, H. Kitamura and T.
Ishikawa, Nature Photonics 2 (2008) 555-559.
石川哲也、応用物理、77 (2008) 1449-1453.
例えば、http://www.sice.jp/handbook/%E8%B6%85%E8%A7%A3%E5%83%8F
J. Miao, T. Ishikawa, E. H. Anderson and K. O. Hodgson, Phys. Rev. B 67 (2003)
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J. R. Fienup, J. Opt. Soc. Am. A 4 (1987) 118-123.
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J. Miao, T. Ishikawa, B. Johnson, E. H. Anderson, B. Lai and K. O. Hodgson, Phys. Rev.
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R. Neutze, R. Wouts, D. van der Spoel, E. Weckert and J. Hajdu, Nature 406 (2000)
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M. Nakasako et al. in preparation.
H. N. Chapman et al., Nature 470 (2011) 73-77.

-7-

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ヒトノイラミニダーゼ−シアル酸誘導体複合体相互作用の非経験的フラグメント分子軌道法計算に基づく相関解析 (LERE-QSAR)
徳島大学大学院薬科学教育部

1.

創薬理論化学分野 比多岡 清司

はじめにインフルエンザの治療には, Zanamivir (Relenza®), Oseltamivir (Tamiflu®), および Peramivir(Rapiacta®) (図 1)や, Laninamivir (Inavir®)が代表的な抗インフルエンザ剤として広く使用されている. これら阻害剤は, インフルエンザウイルスの感染・増殖サイクルにおいて, 子孫ウイルスの遊離を担う酵素であるノイラミニダーゼ (NA, Neuraminidase, EC 3.2.1.18)を選択的に阻害する目的で開発された. いずれの抗インフルエンザ剤も基質であるシアル酸の遷移状態アナログとして, NA の活性中心に競合的かつ強力に結合し, これを阻害する. 一方で, 特に Oseltamivir 服用後の精神・神経症状の有害事象が報告されており, これら NA 阻害剤のヒトに対する影響が懸念される. 考えられる原因の一つとして, ヒトノイラミニダーゼ (hNEU)への影響が指摘され, 抗イ
ンフルエンザ剤の hNEU に対する阻害効果の検討が行われている.
現在, ヒトにおいては細胞内局在性や基質特異性の異なる 4 種類のノイラミニダーゼ(hNEU1–4)が同定されており, これらは細胞増殖・分化およびアポトーシスなどの様々な細胞機能に関与している. 中でも, 細胞質に局在するヒトノイラミニダーゼ 2 (hNEU2)は, 特に筋分化において重要な役割を担っており, 動物 NA においては初めて, また hNEU1–4 のうちでは唯一その 3 次元立体構造が明らかとなっている. hNEU2 とインフルエンザウイルスの N1 ノイラミニダーゼ (N1-NA)を比べた場合, 両者のアミノ酸残基の配列相同性はそれほど高くないものの(identity: ∼16%, similarity: ∼25%), タンパク質全体の構造的特徴 (NA に特有の 6 枚羽根のβ-propeller 構造等)や活性部位のアミノ酸残基については比較的類似している. したがって, NA阻害剤と hNEU2 との間の相互作用メカニズムを N1-NA の先行研究 [1, 2]と対照させて理解する
ことは, 高い選択性と副作用の少ない新規 NA 阻害剤の開発につながると思われる.
本研究では, hNEU2 と抗インフルエンザ剤を含む一連のシアル酸誘導体との複合体について,
非経験的フラグメント分子軌道 (ab initio Fragment Molecular Orbital (FMO))法等による分子科学
計算ならびにその結果に基づく Linear Expression by Representative Energy terms (LERE)-QSAR 解析 [3–5]から, 複合体形成に伴う全自由エネルギー変化の変動を支配する相互作用様式ならびにその変動に対するシアル酸誘導体の各部分構造の寄与を原子および電子レベルで定量的に明らかにすることを目的とした. また, Oseltamivir のヒト (hNEU2)およびインフルエンザウイルス(N1-NA)に対する結合選択性の違いについても, 先行研究ならびに詳細な相互作用解析の結果に基づき議論する.

O

OH
HO

O

O

O

O
HO

NH2

O

O

NH2

H
NH2

N
H

OH

O

NH3

NH
O

NH

NH
O

CH3

CH3

Zanamivir (Relenza®, 1999)

Oseltamivir (Tamiflu®, 1999)

GlaxoSmithKline

F. Hoffmann-La Roche

図 1. 代表的な抗インフルエンザ剤.

-8-

N
H

O

NH2

CH3

Peramivir (Rapiacta®, 2010)
BioCryst (Shionogi)

SAR News No.22 (Apr. 2012)

2.

化合物セットFragment B

Chavas らにより報告されているシアル酸誘導体
O
Oの hNEU2 に対する阻害活性データ [6]に基づき, 本
解 析 で は 2-deoxy-2,3-didehydro-N-acetyl-neuraminic
Fragment A
Fragment C
acid (Neu5Ac2en, DANA)とその誘導体を含む一連の
O
(R
)
(R2)
1
シアル酸誘導体 (IEM (Compound 1), HEM (2), DEM
R2(3), DANA (4)) (図 2)および抗インフルエンザ剤
R1(Zanamivir (5), Oseltamivir (6), Peramivir (7)) (図 1)のNH
合計 7 化合物 (阻害定数 Ki (mM): 0.88 (1), 0.74 (2),OCH3
1.4 (3), 0.14 (4), 0.017 (5), 5.0 (6), 0.33 (7))を使用した.
R2 = OH
R1 = OCH2CH(CH3)2 (1, IEM),
本解析における化合物セットは, 図 1 および 2 に示
OCH2CH2CH2(OH1) (2, HEM),
すように Fragments A, C 部位の側鎖基の構造のみなOCH2CH(OH1)CH2(OH2) (3, DEM),
CH(OH1)CH(OH2)CH2(OH3) (4, DANA)
らず, Fragment B 部位の母格構造も異なる多様な化
図 2. 解析に用いた一連のシアル酸誘導体.
合物で構成される.

3.

阻害剤と hNEU2 の複合体構造のモデリング

Oseltamivir (Compound 6)以外の化合物 (Compounds 1–5, 7)と hNEU2 の複合体の X 線結晶解析
構造は解明されているが, 中でも DANA (4)と hNEU2 の複合体構造 (PDB code: 1VCU, 図 3a, [7])における B 鎖は, 欠落アミノ酸残基が最小であるため, これを各化合物の複合体の初期構造として使用した. DANA−hNEU2 複合体構造における DANA と IEM (Compound 1, PDB code: 2F11),
HEM (2, 2F12), DEM (3, 2F13), Zanamivir (5, 2F0Z), Oseltamivir (6, 2HU4)および Peramivir (7, 2F10)の化合物同士の座標の重ね合わせ操作から, DANA の座標をそれぞれの化合物の座標に置き換えることで, 各化合物の複合体初期構造を構築した. 得られた各複合体構造に対して構造最適化計
算を行う際には, 特に Fragment A 部位との水素結合あるいは静電相互作用に関与するアミノ酸
残基 (Glu111, Tyr179, Tyr181, Glu218, Gln270) (図 3b)については, 調和ポテンシャル型の原子位
置拘束 (10 kcal/mol/Å2)を設けることで X 線結晶解析構造からの大きな逸脱を防いだ. なぜなら,
これら Fragment A 部位の近傍に位置する構造領域は, hNEU2 の apo 構造における disorder 領域の一部であり, リガンドの結合に伴い大きく構造変化する領域であるためである [7]. また, イン
フルエンザウイルスの NA の場合と同様に, 複数個の hNEU2−リガンド複合体の X 線結晶解析構
造 (PDB codes: 2F11, 2F12, 2F13, 2F25 (dimer), 2F27 (dimer), 1VCU (dimer))において, リガンドと
hNEU2 との間の相互作用を媒介する水分子が確認された. したがって, Fragment C 部位
(hydroxyl, amino, guanidino 基)に依存する特異的な水分子 (hydroxyl/amino 基: W1, W2; guanidino
基: W1)を考慮してそれぞれの複合体構造を構築した.
(a)(b)
Arg237

Pocket B

Gln270O

H2N
Arg304

NH2

NH2

NH2
Arg21
Tyr334

HO

O

HO
O

Tyr181
Glu218OH
CH3

Fragment B

NH2

N
H

OH

Tyr179

O

O

O

HO
NH2

Fragment A OH

NH2

Pocket A

Leu217OH

Glu111OO

Fragment C

Ile103
W1

W2
Ile22

Pocket C
Arg41

O

NH2
NH2

O

O

O

O

NH2
Asp46

Glu39

S

O

Asn86

Met85

図 3. (a) hNEU2−DANA 複合体の X 線結晶解析構造 (PDB code: 1VCU)および (b) その活性部位近傍における相互作用. W1 および W2 は水分子を, Pockets A, B, C は, それぞれ Fragments A, B, C の近傍のアミノ酸残基を表す.

-9-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

4.

LERE-QSAR 解析

代表的な抗インフルエンザ剤を含む一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成に伴う結合相互作用の全自由エネルギー変化∆Gobs (= 2.303 RT log Ki, T = 310 K)は, 幾つかの相互作用エネ
ルギー項の和として下式 (1a)で表すことができる (エネルギーの加成性).
∆Gobs = ∆Gbind + ∆Gsol + ∆Gdiss + ∆Gothers(1a)∆Gbind は一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の結合相互作用エネルギー, ∆Gsol は複合体形成に伴う
水和自由エネルギー変化, ∆Gdiss は各シアル酸誘導体の Fragment C 部位 (hydroxyl, amino,
guanidino 基)の解離自由エネルギー変化を表す. ∆Gothers は上記の 3 種類の代表自由エネルギー項(representative energy terms)以外の相互作用自由エネルギー項の総和を表し, 複合体形成前後におけるタンパク質構造の変形に伴う変形エネルギーなどを含む penalty energy 項と考えられる.
我々はここで, 一般に, 骨格が同一である一連の構造類似体 (congeneric series)とタンパク質との複合体形成においては, ∆Gothers は代表自由エネルギー項の総和 (∆Gbind + ∆Gsol + ∆Gdiss)に線形
あるいは正の定数と仮定する (LFEP, Linear Free-Energy Principle, ∆Gothers = β (∆Gbind + ∆Gsol +∆Gdiss) + const: β < 0 and/or const > 0) [3–5]. 本解析では, シアル酸誘導体の Fragments A, C 部位の独立した置換基に応じて, ∆Gothers1 は (∆Gbind + ∆Gsol)に線形: ∆Gothers1 = β1 (∆Gbind + ∆Gsol) + const(β 1 < 0 and/or const > 0)および∆Gothers2 は∆Gdiss に線形: ∆Gothers2 = β2 ∆Gdiss + const (β2 < 0 and/or const> 0)と仮定した場合, ∆Gothers は∆Gothers1 と∆Gothers2 の和として表すことができる (∆Gothers = ∆Gothers1+ ∆Gothers2). 以上より, 次式 (1b)が得られる.
∆Gobs = (1 + β1) (∆Gbind + ∆Gsol) + (1 + β2) ∆Gdiss + const(1b)

一般に, 阻害剤とタンパク質の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化 (∆Gobs)は, 結合に伴う
enthalpic 変化項 (∆Hobs)のみならず, 温度に依存する entropic 変化項 (−T∆Sobs)も加わった自由エ
ネルギーが支配していると考えられるが, 本解析のような大規模分子系に対する entropic 変化項を分子科学計算・シミュレーションにより定量的に評価することは現状では困難である. 一方で,糖化合物とその分解タンパク質の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化 (∆Gobs)において,
entropic 変化項 (−T∆Sobs)と enthalpic 変化項 (∆Hobs)との間に entropy−enthalpy 補償則が良好に成立すること (T∆Sobs = α ∆Hobs + const: α = 0.70 ± 0.20)が, 多くの等温滴定熱量測定 (ITC, Isothermal
Titration Calorimetry)の実験から報告されている [8–11]. そのため, 本解析における一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成においても entropy−enthalpy 補償則が成立することが期待される. したがって, entropy−enthalpy 補償則から式 (1b)における∆Gbind を変形し (∆Gbind = ∆Hbind –T∆Sbind = (1 − α) ∆Ebind + const (なお, 溶液中では体積と圧力の変化が無視できるため∆Hbind =∆Ebind と置き換えた)), また∆Gsol を変形することで (∆Gsol = ∆Hsol – T∆Ssol = (1 − α) ∆Gsolpol + const(なお, ∆Hsol は水和自由エネルギー変化の静電相互作用エネルギー項 (∆Gsolpol)とほぼ同等(∆Gsolpol/∆Hsol = 0.983) [12, 13]であるため∆Hsol = ∆Gsolpol と置き換えた)), 下式 (1c)が得られる.
∆Gobs = (1 + β1) (1 − α) (∆Ebind + ∆Gsolpol) + (1 + β2) ∆Gdiss + const(1c)

ここで, ∆Ebind は静電相互作用エネルギー項 (∆EbindHF)および分散相互作用エネルギー項 (Edisp)の和として表される (∆Ebind = ∆EbindHF + Edisp). ∆Gsol については, 水和自由エネルギー変化の静電相
互作用エネルギー項 (∆Gsolpol)に加えて非静電相互作用エネルギー項 (∆Gsolnonpol)の寄与もあるが,このエネルギー項は entropic 変化項に対応すると考えられ [14–16], 上述の entropy−enthalpy 補償則の仮定において enthalpic 変化項に線形な項として潜在的に考慮されている. 最終的に式 (1c)から下式 (1d)を導き, これを LERE-QSAR 解析における基本式とした.
∆Gobs = (1 + β1) (1 − α) (∆EbindHF + Edisp + ∆Gsolpol) + (1 + β2) ∆Gdiss + const(1d)

基本式 (1d)において, (∆EbindHF + Edisp)および∆Gsolpol は, それぞれ FMO 法 (MP2/6-31G) [17–21]および連続誘電体モデル (GB, generalized Born モデル; PB, Poisson−Boltzmann 方程式) [22, 23]を用-10-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

いて算出した. ここで, ∆Gsolpol はシアル酸誘導体の結合部位以外のわずかな構造変化に対して敏感であるため, この効果を分子動力学 (MD, AMBER)計算より得られる dynamics trajectory から
統計平均として算出することで考慮した. ∆Gdiss は各シアル酸誘導体の Fragment C 部位 (hydroxyl,
amino, guanidino 基)の解離自由エネルギー変化として, 非経験的分子軌道法 (HF/6-31+G(d,p))−
連 続 誘 電 体 モ デ ル (SCRF-CPCM, Self-Consistent Reaction Field - Conductor-like Polarizable
Continuum Model)により評価した. なお, 各シアル酸誘導体の Fragment B 部位の carboxyl 基(COO−, pKa ~ 2.4)および Fragment C 部位の guanidino 基 (NHC(=NH2+)NH2, pKa ~ 13)については,
至適 pH (= 5.6) [24]での hNEU2 との複合体形成前後においてほぼ完全に解離していると考えられるため, 本解析では Oseltamivir (Compound 6)の amino 基の解離自由エネルギー変化 (NH2 + H+
→ NH3+)のみを評価した.

5.

阻害剤と hNEU2 の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化に対する LERE-QSAR
解析

母格構造が異なる多様な化合物セットにも拘わらず, 一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化 (∆Gobs)の変動に対して, 物理化学的意味づけにつながる統計的に有意な LERE 相関式 (2)を得ることができた.
∆Gobs = (1 + β1) (1 − α) (∆EbindHF + Edisp + ∆Gsolpol) + (1 + β2) ∆Gdiss – 1.02
n = 7, r = 0.971, s = 0.331, F = 32.7, (1 + β1) (1 − α) = 0.0600, (1 + β2) = 0.0829(2)

相関式 (2)において, 実測と計算による全自由エネルギー変化との間には良好な線形関係がある
ことが確認できる. また, 式 (2)は entropy−enthalpy 補償則に基づいており, ITC の実験結果[8–11]からαを 0.70 とした場合, 式 (2)の右辺の第 1 項 (∆EbindHF + Edisp + ∆Gsolpol)および第 2 項∆Gdiss の係数におけるβ1, β2 の値はともに負の値を示す (β1 = −0.800, β2 = −0.917). このことは, 式(1b)導出において仮定したとおり, 式 (2)の右辺の第 1 項および第 2 項に対してそれぞれ線形な
penalty energy 項の存在を表している. なお, 式 (2)における∆Gsolpol については, GB モデルに基づき算出した値を用いているが, PB 方程式を用いた場合も統計的に有意な LERE 相関式 (r = 0.985)が得られることを確認している.
15
全自由エネルギー変化 (∆Gobs)の変動に∆EbindHF∆Gobs
対する各エネルギー項の寄与を図 4 に示す.
∆Gcalc
Edisp
Oseltamivir (Compound 6)の解離自由エネル
10∆Gsolpolギー変化 (∆Gdiss)の値は他と比べてわずか∆Gdissに大きいが, これは Fragment C 部位の5amino 基の結合状態と非結合状態における
解離自由エネルギー差を反映している. 分0散相互作用エネルギー (Edisp)の寄与は小さく, 実際にこのエネルギー項を除外した場
合においても, LERE 式が良好に成立する−5
こ と か ら , 静電相互作用エネルギー項(∆EbindHF および∆Gsolpol)の寄与が, ∆Gobs の変−10動に対して支配的であることが示唆される.
一方で, ∆EbindHF と∆Gsolpol との間には良好な
逆相関関係 (∆EbindHF = −1.11 ∆Gsolpol − 9.10: n = −15
1
2
3
4
5
6
7
7, r = −0.971)が成立しているが, ∆EbindHF の寄与
Compounds
が∆Gsolpol の寄与よりも相対的に大きいことか
図 4. 阻害剤と hNEU2 の複合体形成に伴う各エネ
ら, 静電相互作用エネルギー項の中でも特にルギー項 (∆EbindHF, Edisp, ∆Gsolpol, ∆Gdiss, ∆Gobs, ∆Gcalc)∆EbindHF の寄与が支配的となる. したがって,の変動.
一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化の変動に対して, 両分子間における静電相互作用 (∆EbindHF)が支配的な役割を果たしていると結論づけられる.

-11-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

6.

阻害剤の各部分構造の全自由エネルギー変化に対する寄与

IFIEHF (kcal/mol)

IFIEHF (kcal/mol)-12-

Contribution to the total variance of∆EbindHF (%)

Correlation (r2)

FMO 法では, リガンドとタンパク質の結合相互作用エネルギー (∆Ebind)に加え, その計算過程においてタンパク質をアミノ酸残基単位にフラグメント分割するため, リガンドと各アミノ酸残基との間の相互作用エネルギー (IFIE, Inter-Fragment Interaction Energy)を定量的に解析することができる. 本節では, 通常の FMO 法におけ
1.0100
Correlation (r 2)るタンパク質側のフラグメント分割に加えて,
0.9
90Contribution to the total阻害剤であるシアル酸誘導体を図 2 で示す位置
0.880
variance of ∆EbindHF (%)
0.770において 3 つのフラグメント (Fragments A, B,
0.660C) に 分 割 し , 全 静 電 相 互 作 用 エ ネ ル ギ ー
HF
0.5
50
(∆Ebind )に対する各フラグメントの寄与およ
0.4
40
びそれらの全自由エネルギー変化 (∆Gobs)に対0.330する寄与を定量的に明らかにする. ∆EbindHF はシ
0.220
アル酸誘導体と hNEU2 の各アミノ酸残基との間の
0.1
HF
HF
10
静電相互作用エネルギー (IFIE )の総和 (ΣIFIE )
0.0
0
HF
HF
にほぼ対応し (∆Ebind = 0.823 ΣIFIE + 23.6: n = 7,A
BC
Fragment X
r = 0.996), シアル酸誘導体を 3 つのフラグメントに
図
5.
阻害剤と
hNEU2
の相互作用における各
分割した場合においても, 3 つのフラグメントとHF
部分構造の寄与(Fragment
X: X = A, B, C).
hNEU2 の各アミノ酸残基との間の IFIE の総和
HF
HF(ΣΣIFIE (Fragment X), X = A, B, C)と∆Ebind との間の良好な相関関係 (∆EbindHF = 0.877 ΣΣIFIEHF(Fragment X) + 33.8: n = 7, r = 0.993)が存在することから, 各フラグメントの寄与についての定量的な議論が可能となる. 図 5 には, ∆EbindHF と∆Gobs との間の相関および∆EbindHF の変動に対する寄与 (割合)を (a)10
各フラグメントについて示しているが, 相関が最大であるのは Fragment A, 一方で, 変動に対する寄0
与が最大であるのは Fragment C であることが確認−10
できる.
最大の相関を示したシアル酸誘導体の Fragment−20
A とその近傍に位置する hNEU2 の Pocket A のアミ
Compound 1
Compound 5−30
ノ酸残基との間の IFIEHF 値を図 6a に示す. Fragment
Compound 2
Compound 6
A 部位に hydroxyl 基を有していないCompounds 1, 6,−40
Compound 3
Compound 7
7 においては, 大きな相互作用エネルギーは確認さCompound 4−50
れないが, Fragment A 部位に hydroxyl 基を有する化
Glu111 Tyr179 Tyr181 Leu217 Glu218 Gln270合物の中で, glycerol 基を有する Compounds 4, 5 はAmino acid residues in Pocket A of hNEU2
Glu111 や Glu218 との間の水素結合による安定化相 (b)80
互作用エネルギーが確認される (図 3b, 6a). 特に,60
Glu111 との間の水素結合による大きな安定化相互40
作用エネルギーは, Fragment A が担う全安定化相互20
作用エネルギーの中で最大である. したがって, 一
0連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成に伴う−20
全自由エネルギー変化の変動に対して, 特に−40
Fragment A とその近傍の Pocket A との間の水素結−60−80合が最も支配的な役割を果たしていると結論づけ−100られる. また, 一連のシアル酸誘導体の中で−120
DANA (Compound 4)や Zanamivir (Compound 5)
Glu39 Arg41 Lys44 Lys45 Asp46 Glu47 Asn86が高い阻害活性値を示すのは, これらがAmino acid residues in Pocket C of hNEU2Fragment A 部位に有する glycerol 基における 図 6. (a) Fragment A と Pocket A (hNEU2)およびhydroxyl 基が, Glu111 のような Pocket A のアミノ (b) Fragment C と Pocket C (hNEU2)との間の静酸残基との間で, 効果的かつ強力な水素結合を 電相互作用エネルギー.
形成できることに起因している. 一方で, 最大の変動を示した Fragment C とその近傍の Pocket C のアミノ酸残基との間の IFIEHF 値を図 6b に示

SAR News No.22 (Apr. 2012)

す. Fragment C 部位に中性の hydroxyl 基を有する Compounds 1–4 においては, 大きな相互作用エネルギ
ーは確認されないが, 正に荷電した amino/guanidino 基を有する Compounds 5–7 は Glu39 や Asp46 との間の水素結合による大きな安定化相互作用エネルギー, Arg41 との間では静電反発相互作用による大きな不安定化相互作用エネルギーが確認される (図 3b, 6b). 概して, amino/guanidino 基の方が hydroxyl 基と比べて結合に有効に働いている. したがって, Fragment C が最大の変動を示すのは,DANA を含むシアル酸誘導体 (Compounds 1–4)が有する中性の hydroxyl 基と抗インフルエンザ剤(Compounds 5–7)が共通に持つ正に荷電した amino/guanidino 基の相互作用の差に起因すると考えられる.

Oseltamivir のヒトおよびインフルエンザウイルスに対する結合選択性の違い

7.

現在, 臨床において最も使用されている代表的な抗インフルエンザ剤である Oseltamivir(Tamiflu®) (図 1)は, インフルエンザウイルスのノイラミニダーゼを選択的に阻害する目的で開発されていることから, ヒトノイラミニダーゼに対する阻害効果は小さいことが期待される. 実
際, Oseltamivir のヒト (hNEU2)に対する阻害効果は, インフルエンザウイルス (N1-NA)に対するそれと比べた場合, 有意に小さいことが報告されている (hNEU2: Ki = 5000 (nM) [6]; N1-NA: IC50
= 0.45 (nM) [25]). 本 節で は, Oseltamivir のヒ ト (hNEU2) お よびイン フルエ ンザウイルス(N1-NA)に対する結合選択性の違いを, N1-NA の先行研究 [1, 2]ならびに相互作用解析から定量的に明らかにする.
先行研究においても, LERE-QSAR 式 (1d)に基づき, Oseltamivir を含む一連のシアル酸誘導体と N1-NA の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化 (∆Gobs)の変動に対して, 物理化学的意味づ
けにつながる統計的に有意な LERE 相関式 (3)を得ている.
∆Gobs = (1 + β1) (1 − α) (∆EbindHF + Edisp + ∆Gsolpol) + (1 + β2) ∆Gdiss + 30.0
n = 8, r = 0.929, s = 0.915, F = 15.8, (1 + β1) (1 − α) = 0.517, (1 + β2) = 0.589(3)さらに, シアル酸誘導体を 3 つのフラグメントに分割した詳細な相互作用解析の結果, 複合体形
成に伴う∆Gobs の変動は, 両分子間において特に Fragment A と Pocket A との間の分散相互作用などに対応する局所的な相互作用によって支配されることを定量的に明らかにしている [1, 2]. 一
方で, hNEU2 と N1-NA の活性部位近傍のアミノ酸残基を比べた場合, 基質であるシアル酸の結合に関与する arginine triad などの Pocket B のアミノ酸残基は両者において高度に保存されているが, Pockets A, C のアミノ酸残基は異なっていることが確認できる (図 7). 相互作用エネルギーの観点においては, 正に荷電した amino 基を有する Fragment C と Pocket C との間の静電相互作用エネル
ギーの方が, alkoxy 基を有する Fragment A と Pocket A との間の分散相互作用エネルギーに比べて,Oseltamivir の hNEU2 および N1-NA に対する結合選択性を担う要因になると考えられる.
(a)(b)
Arg237

Pocket B

Gln270

Leu217O
H2N
Arg304NH2

NH2

Tyr334OOO

Fragment B
Arg21

Arg41

NH2

NH2

N
H

OH

NH3

Fragment C

O

Arg118

Ile103

O

O

O

O

NH2
Asp46

Glu39

S

O

Asn86

Pocket C

Arg156

Met85

H2N

O

NH3

Fragment C
O

NH2

Ile222

CH3
N
H

W1

W2

Glu119NH2NH2Glu277O

OH

Tyr406

Ser246

O

O

NH2

W1

W2

HO
O

Fragment B

O

O

NH2

O

NH2

Glu111

CH3

Ile22

Pocket C

Tyr181

Glu276 H N Pocket A
2
Arg224
H2N
O

O

NH2
OH H2N
NH2
Fragment A

Arg371

Glu218O

Asn294O

Tyr347NH2
HOO

Arg292

Pocket B

Tyr179HONH2

Fragment A

NH2

Pocket A

Arg152
H2N
O

O

N
O

O
O

NH2
Asp151
Leu134Glu227O

Trp178

図 7. (a) Oseltamivir−hNEU2 複合体および (b) Oseltamivir−N1-NA 複合体の活性部位近傍における相互作用. W1 および W2 は水分子を, Pockets A, B, C は, それぞれ Fragments A, B, C の近傍のアミノ酸残基を表す.

-13-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

IFIEHF (kcal/mol)

先行研究ならびに前節と同様に Oseltamivir を 3 つのフラグメントに分割し, 各部分構造の hNEU2 に対する静電相互作用エネルギー (ΣIFIEHF (Fragment A) = −1.8, ΣIFIEHF (Fragment B) = −104.1, ΣIFIEHF(Fragment C) = −118.6 kcal/mol)と, N1-NA に対するそれ (ΣIFIEHF (Fragment A) = −9.3, ΣIFIEHF (Fragment B)= −112.7, ΣIFIEHF (Fragment C) = −157.1 kcal/mol)を比べた場合, Fragments A, B が担う静電相互作用エネル
ギーに大きな差は確認されないが, Fragment C が担う静電相互作用エネルギーにおいて大きな差が確認される. 図 8 には, Fragment C とその近傍の Pocket C のアミノ酸残基との間の IFIEHF 値を示す.
Fragment C の hNEU2 および N1-NA に対する共通した相互作用として, (hNEU2: Asp46; N1-NA:
Asp151)との間の水素結合による大きな安定化相互作用エネルギー, (hNEU2: Arg41; N1-NA:
Arg156)との間の静電反発相互作用による大きな不安定化相互作用エネルギーが確認できるが(図 7, 8), これら共通した相互作用は Oseltamivir の両者に対する結合選択性を担う要因ではないと考えられる. 一方で, (hNEU2: Ile22, Glu39, Asn86; N1-NA: Glu119, Leu134, Glu227)との間には,両者において相互作用エネルギー差が確認され80
る. 正に荷電した amino 基 (Fragment C)と N1-NA の60
酸性アミノ酸残基 (Glu119, Glu227)との間の静電相
40
互作用エネルギーは, 対応する hNEU2 の中性アミノ
200
残基 (Ile22, Asn86)との間のそれと比べてより安定化−20に寄与している. 一方で, hNEU2 の酸性残基 (Glu39)−40においては, 対応する N1-NA の中性残基 (Leu134)と−60の間では確認されない静電相互作用エネルギーによ−80
Oseltamivir−hNEU2る安定化が確認されるが, その安定化の程度は上述−100
Oseltamivir−N1-NA−120の N1-NA の酸性残基 (Glu119, Glu227)との安定化ほhNEU2 Ile22 Arg41 Asp46 Glu39 Met85 Asn86
どではない. これらhNEU2に特異なアミノ酸残基は,
N1-NA Glu119 Arg156 Asp151 Leu134 Trp178 Glu227
その他のヒトノイラミニダーゼ (hNEU1, 3, 4)においAmino acid residues in Pocket Cてもおおよそ保存されていることから, 上記と同様 図 8. Fragment C (Oseltamivir)と Pocket C
な相互作用様式がhNEU1, 3, 4においても存在すると (hNEU2, N1-NA)との間の静電相互作用エネ
考えられる. したがって, Fragment C とその近傍の ルギー.
Pocket C のアミノ酸残基との間の静電相互作用エネルギーの違いが, Oseltamivir がヒト (hNEU2)
よりもインフルエンザウイルス (N1-NA)に対して強い結合選択性を示す主な要因であると結論づけられる.
近年, 特に Oseltamivir 服用後の精神・神経症状の有害事象が報告されており, 懸念される原因の一つとして, ヒトノイラミニダーゼ (hNEU)への影響が指摘されているが, Oseltamivir がイン
フルエンザウイルス (N1-NA)に対して強い結合選択性を示すという上記の解析結果からは, この可能性については解釈し難い. 一方で, Li ら [26]はアジア人に多い hNEU2 の遺伝的多型(Arg41Gln 変異体 hNEU2)においては, Oseltamivir の阻害効果が野生型 hNEU2 に比べて増大することを見出している. このことは, Oseltamivir の正に荷電した amino 基と Arg41 との間の静電反発相互作用による大きな不安定化相互作用エネルギーが (図 8), Gln への変異によって消失するとの解釈から理解可能である. しかしながら, hNEU2 は骨格筋にのみ発現するという報告 [27]もあり, Oseltamivir による hNEU2 の阻害が精神・神経症状などの中枢性の有害事象に関与しているとは考えにくい. したがって, Oseltamivir 服用後の有害事象については, 既知の hNEU への影
響よりも, 中枢性の症状を生じた患者における未知の hNEU の存在の有無についての検証やインフルエンザ自体に伴い発現する症状の一つとして捉えるなどの検討が必要であると考える.

8.

まとめ

本研究では, ヒトの hNEU2 と抗インフルエンザ剤を含む一連のシアル酸誘導体との複合体について, FMO 法等の分子科学計算ならびにその結果に基づく LERE-QSAR 解析を行った. その結果, 一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成に伴う全自由エネルギー変化の変動は,Fragment A と Pocket A との間の水素結合ないしは静電相互作用によって支配されていること, また,抗インフルエンザ剤が共通に持つ正に荷電した Fragment C は, hNEU2 の Pocket C との間の相互作用においても, 結合に有効に働いていることを定量的に明らかにした. さらに, Oseltamivir のhNEU2 および N1-NA に対する相互作用において, 特に amino 基を有する Fragment C とその近傍-14-

SAR News No.22 (Apr. 2012)に位置する Pocket C のアミノ酸残基との間の静電相互作用エネルギーの違いが Oseltamivir の結合選択性に大きく寄与していることを明らかにした.

9.

おわりに

本稿ならびに前稿 [1]では, ノイラニミダーゼ (ヒト: hNEU2, インフルエンザウイルス:
N1-NA)と一連のシアル酸誘導体との複合体について, 分子科学計算に基づく LERE-QSAR 解析の結果について示した. 両解析ともに, 構築した LERE-QSAR 式 (2)および(3)に基づき, 一連のシアル酸誘導体とノイラニミダーゼの複合体形成に伴う全自由エネルギー変化の変動を支配す
る相互作用様式を原子および電子レベルで定量的に明らかにすることができた. 相関式 (2)および(3)において, entropy−enthalpy 補償則におけるαの値がほぼ等しいとした場合 (α = 0.70 ± 0.20),
両者におけるβ1, β2, const の値は異なる (式 (2): β1(2) = −0.800, β2(2) = −0.917, const(2) = –1.02; 式(3): β1(3) = 0.723, β2(3) = −0.411, const(3) = 30.0). 相関式 (2)におけるβ1(2), β2(2), const(2)のそれぞれの値は, 式 (3)のそれらよりも小さいが (β1(2) < β1(3), β2(2) < β2(3), const(2) << const(3)), このことは一連のシアル酸誘導体と hNEU2 の複合体形成過程においては, 代表自由エネルギーとほぼ線形な強い penalty energy が存在することを反映しており, 全自由エネルギー変化の変動を支配する静電相互作用が, 活性部位のみならずタンパク質−阻害剤の系全体の変化に関連していると考えられる. 一方で, 相関式 (3)におけるβ1(3), β2(3), const(3)の値が大きいことは, 化合物によらずほぼ一定の penalty energy が存在することを示しており, このことは一連のシアル酸誘導体と N1-NA の複合体形成に伴う変動を支配する分散相互作用が, 活性部位近傍において働く短距離相互作用によるためと考えられる.
以上より, 本稿ならびに前稿において示した分子科学計算・シミュレーション技術に基づくLERE-QSAR 解析は, 従来の QSAR 解析では得ることが困難である阻害剤の詳細な作用メカニズ
ムをより強固な物理化学的意味づけとともに高い化学的精度のもと原子および電子レベルにおいて定量的に理解可能であり, 今後の高精度・高確度かつ低コストが要求される論理的創薬における新しい体系的方法論として期待できる.
謝辞
最後になりますが, 第 39 回構造活性相関シンポジウムへの参加の御支援ならびに本研究を昨
年に引き続き SAR Presentation Award に御選出いただきました日本薬学会構造活性相関部会, また研究の御指導を賜りました中馬 寛教授ならびに吉田 達貞助教をはじめとする諸先生方および共同研究者の皆様に心より御礼申し上げます. また, 本研究内容を本誌に掲載する機会を与えてくださいました諸先生方ならびに本原稿を丁寧に査読していただきました編集委員の先生方に深く感謝申し上げます.
参考文献[1] 比多岡清司 インフルエンザノイラミニダーゼ−シアル酸誘導体複合体相互作用の非経験的フラグメント分子軌道法計算に基づく相関解析. SAR News 2011, 20, 8–14.
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substituted benzenesulfonamides with carbonic anhydrase using ab initio MO calculations on theircomplex structures. J. Chem. Inf. Model. 2010, 50, 850–860.
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on their complex structures (II). Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011, 21, 141–144.
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Correlation analyses on binding affinity of sialic acid analogues and anti-influenza drugs withhuman neuraminidase using ab Initio MO calculations on their complex structures − LERE-QSAR
analysis (IV). J. Chem. Inf. Model. 2011, 51, 2706–2716.

-15-

SAR News No.22 (Apr. 2012)[6] Chavas, L. M. G.; Kato, R.; Suzuki, N.; von Itzstein, M.; Mann, M. C.; Thomson, R. J.; Dyason, J.
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reduced enzyme activity: potential link with severe adverse reactions to oseltamivir. Cell Res. 2007,
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[27] Monti, E.; Preti, A.; Nesti, C.; Ballabio, A.; Borsani, G. Expression of a novel human sialidase
encoded by the NEU2 gene. Glycobiology 1999, 9, 1313–1321.

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SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Cutting Edge /////

United3D: ２つのコンセンサス法によるタンパク質予測構造評価プログラム
北里大学薬学部 生物分子設計学教室 寺師玄記

はじめに

1.

本稿では、本研究室で開発された United3D[1]を用いてターゲットの実験構造が未知の状態でModel の精度を正確に予測する手法を紹介する。
Ｘ線結晶解析など実験によって決定されるタンパク質の立体構造情報が利用できない場面において、コンピュータープログラムを用いてタンパク質の立体構造を予測する（Protein modeling）
手法が近年広く使われるようになった。コンピュータープログラムが予測したタンパク質立体構
造モデル（Model）は、薬物との相互作用解析、タンパク質間相互作用の研究、アミノ酸変異によるタンパク質構造の安定性の研究など様々な研究で用いられている。そのため、現在までに多くの研究者によって様々な Protein modeling の手法が開発されてきた。例として世界中の Protein
modeling の研究者が参加する国際学会 CASP9 （9th Community Wide Experiment on the Critical
Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction[2]）では、全自動と手動の手法を含めると173 の研究グループがそれぞれ異なる Protein modeling の手法を提案している。
これらの予測方法は、その手法の違いからターゲットのタンパク質の種類に応じて予測されるModel の精度が異なることが明らかとなっている。アミノ酸配列検索によって類縁タンパク質が検索される場合には、Template-based modeling 法により高い精度の Model を予測することが可能である。一方類縁タンパク質を見つけることができないタンパク質においては、ab initio 法などが有効である。したがって研究者があるタンパク質の立体構造 Model を予測する場合、一つの手法のみを用いるのではなく複数の手法を用いてタンパク質の立体構造を予測することが、精度の高い Model を得るのに必須の条件となっている。一般的に複数の手法によって得られた複数の Model は、精度の高い Model と低い Model が混在している。その中から精度の高い Model を選択するには、研究者が Model を観察し知識知見に基づいて Model の精度を推測せざるを得ない。
Model を使用して解析を行う研究者が最も関心を持つのは、ターゲットとなるタンパク質の真実の三次元構造が分からない状態で、選択した Model が「精度の高い」Model であるかどうかの情報を得ることである。Protein modeling の精度向上のためには、複数の Model の中で最も精度の高い Model を選択する技術（QA: Quality Assessment method）が重要である。

2.

United3D の手法
本研究により開発された United3D は、二つのコンセンサス法を用いている。コンセンサス法とは、評価対象となる多数の Model 同士を比較した結果、三次元構造が保存されている箇所、
すなわちどの Model でも類似した構造が予測された部位の構造は信頼性が高いという考えに基-17-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

づく評価方法である。つまり、評価対象の Model 群の多数意見を最も反映した Model が、最も精度が高いと考える。
United3D は、（1）評価対象となる Model 間の全体的な構造類似度を用いたコンセンサス法（Sglobal）と、（2）局所的な残基間相互作用の保存性を用いたコンセンサス法（Slocal）を用いてModel の精度の予測を行っている。
Model 間の構造類似度を用いたコンセンサス法（Sglobal）
精度を予測したい Model を Mmodel とし、他の Model の一つを Mi とする。Mmodel と Mi の全体構
造（global）を重ね合わせたときに、対応するアミノ酸残基の Cα原子間の距離が dÅ 以下である割合を Mmodel と Mi 間の構造類似度 SIM d (M mod el , M i )とした。 SIM d (M mod el , M i ) が１のときは、Mmodel と Mi がすべての残基において dÅ 以下の差異であるあることを意味している。

Mmodel と他の Model （M1,M2,…MN）との SIM d (M mod el , M i ) を全て計算し以下のように Sglobal を定義した。

S global = 1 −pow∑ (1 − SIM (Mdmod el, M i ))

pow

N

例として図１は、〇で囲った Mmodel と他の Model （M1,M2,…M5）を比較した様子を意味している。構造の類似性が高いほど構造間の距離が短くなるように配置する。M1～M5 の中心付近にMmodel があれば、多数の意見を反映した構造であるということができる。その場合、Sglobal の値は高くなる。逆に、他の Model とは類似した構造を持たない構造は、Model 群の中心から離れた構造であることから Sglobal の値は低く計算される。

図１

Mmoodel と M1~M5 の構造類似度の計算

Model におけるアミノ酸間相互作用の保存性を用いたコンセンサス法（Slocal）
Sglobal は Model の全体構造を使いその類似度を考慮していたのに対し、Slocal は、局所的なアミノ酸残基間の相互作用に注目したコンセンサス法である。例えば、ある特定の箇所のアミノ酸残-18-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

基 i とあるアミノ酸残基 j の相互作用が多くの Model で観察された場合、このアミノ酸間（i,j）の相互作用は実験構造でも同様に相互作用している可能性が高い、と評価される。そこで Slocal
を以下のように定義した。

 P(i, j ) S local = ∑∑ log

(
)
P
i
−
j



P(i, j ) は、i 番目のアミノ酸残基と j 番目のアミノ酸残基が相互作用している割合、 P( i − j ) は
アミノ酸配列で|i-j|の残基数の差があるもので相互作用（Cα原子間の距離が 6Å以下）をしている割合を表している。
二つのコンセンサス法から最終的に予測される Quality score（Qscore）は、以下である。

Qscore = S global + w ⋅ S local
結果

3.

CASP9 における結果
United3D の性能を客観的に評価するため、完全なブラインドテストである CASP9 の Quality
Assessment （QA） category に参加した。CASP9 では 129 ターゲットが出題され、CASP9 に参加した 78 の Protein modeling server により 39,702 個のタンパク質構造 Model が予測された。QA
category に参加した研究グループはこれらの予測された Model の精度を、実験構造が隠された状
態で予測する。
キャンセルされたターゲットを除くと 116 ターゲットが評価対象となった。Modelの実際の精度は、実験構造との比較による GDT_TS （Global Distance Test Total Score） である。
この GDT_TS の数値が大きくなるほど Model と実験構造がよく一致していることを意味している。
CASP9 では、評価者によって①Model の精度（GDT_TS）と QA group が予測した評価値（Quality
score）との相関、②GDT_TS の高い Model を選ぶ能力（ DGDT ）、の二つにより評価が行われた。
Quality score と GDT_TS の相関
116 のターゲットにおける United3D の Kendall の順位相関 tau の平均値、Pearson の相関係数 rの平均値はそれぞれ 0.932 （4th/46）、0.682（7th/46）であった。CASP9 の評価者は、United3Dを含む特に優れた成績を示した上位８グループを解析し、Student’s t-test から相関係数における精度に差が見られない（indistinguishable）と述べている[3]。相関係数において United3D は世界の上位グループに属していることが示された。
図２は、116 ターゲットの Model を全て合わせた United3D の Quality score（横軸）と GDT_TS（縦軸）の分布図である。Kendall の順位相関 tau と Pearson の相関係数 r はそれぞれ 0.93, 0.78であった。ターゲットが異なる Model を一つにまとめても高い相関性を示していることから、United3D の Quality score は、Model の精度を絶対的に評価することが可能である。

-19-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

図２

CASP9 Server model の GDT_TS と United3D の Quality score の分布

ΔGDT
各ターゲットにおいて最も GDT_TS が高い Model と United3D が最も精度が高いと予測した
Model の GDT_TS の差が DGDT である。この値が低いほど、精度の高い Model を検出する能力が高いことを意味している。前述したとおり、研究者が Protein modeling を行うときに注目するのは、多数の Model の中で最も精度が高い Model を検出する事である。そのため DGDT は、手法の実用性を示す評価指標である。United3D は QA category に参加した 46 グループ中最も優れた DGDT = 5.3 の成績であった。
実際に研究に使用する場面を想定した解析
我々はさらに、「研究者が複数の Modeling server を使用して複数の Model を取得し、United3D
によって Model の評価を行う」場合を想定し検証を行った。前述した CASP9 では 78 server が予測した Model を使用して検証を行っている。
しかし、実際に 2011 年 11 月に利用可能である Protein
modeling server は、我々が確認したところ 22 server であった。そこで利用可能な 22 server の予測した Model と、22 server の Model のみを使用して United3D の手法を適用した場合の比較を行った。図３は、22 server が予測した Model のうち、United3D が最も精度が高いと予測した Modelの GDT_TS の総和が United3D（赤）として表されている。他のデータは、特定の Modeling serverの Model の GDT_TS の総和を表している。例として”ZHANG-SERVER_TS1”は、Modeling server
である ZHANG-SERVER の Model の GDT_TS の総和を意味している。
図３が示しているように、
United3D は他のどの 22 server の GDT_TS の総和よりも高い値を示している。これは、United3Dの手法により、１つの Modeling server を使用するよりも安定して精度の高い Model を選択できることを表している。

-20-

SAR News No.22 (Apr. 2012)

図３

4.

United3D と利用可能な 22 server との比較おわりに本研究で開発した United3D は、Model の精度（GDT_TS）と高い相関性を持つ精度の予測値（Quality score）を計算できた。CASP9 の結果から、その精度は世界の上位グループに属することが示された。特に、多数の Model の中から精度の高い Model を選び出す能力である DGDT においては、世界で最も優れた検出能力があることが示された。CASP9 に限らず、実際に使用する場面を想定しての検証でも United3D は安定して精度の高い Model を選択することが可能であることが示された。
United3D の手法は、複数の手法を用いて Protein modeling を行った後、解析に使用する Modelを選択するときに非常に有用であることが示された。我々は今後 United3D の手法をタンパク質モデリングの手法改善に役立てていきたいと考えている。

謝辞
本研究のご指導を賜りました竹田－志鷹真由子教授ならびに共同研究者の皆様に心より御礼申し上げます。SAR Presentation Award に御選出いただきました日本薬学会構造活性相関部会の先生方、本稿を本誌に掲載する機会を与えてくださいました先生方に深く感謝申し上げます。
参考文献[1] 寺師玄記、大澤誠、中村裕樹、加納和彦、竹田－志鷹真由子
ス法によるタンパク質予測構造評価プログラム

United3D: ２つのコンセンサ

第 39 回構造活性相関シンポジウム講演要旨集

2011; p27-30.
[2] http://predictioncenter.org/casp9/index.cgi[3] Kryshtafovych A, Fidelis K, Tramontano A. Evaluation of model quality predictions in CASP9.
Proteins 2011;79 Suppl 10:91-106.

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SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Activities /////
第３９回構造活性相関シンポジウム開催報告
第３９回構造活性相関シンポジウム実行委員長 西谷 潔
千葉県野田市の東京理科大学野田キャンパスにおいて、第 39 回構造活性相関シンポ
ジウム（会場：薬学部 1311 教室、2011 年 11 月 28 日（月）〜11 月 29 日（火）、主催：
日本薬学会構造活性相関部会、共催：日本化学会、日本農芸化学会、日本分析化学会、
日本農薬学会）が開催されました。本年は、3 月 11 日の東日本大震災のため日本薬学会をはじめ多くの春期開催の学会が中止となり、本討論会の開催につきましても議論がありましたが、むしろ開催することで元気を取り戻そうということとしました。まだまだ復興には遠く、被災された方々には心よりお見舞い申し上げます。本年度のシンポジ
ウムは 29 日夜から開催される AIMECS11（東京）の日程との関係から単独開催となりました。特別講演 1 件、招待講演 5 件、口頭発表 11 件、ポスター発表 24 件となり、AIMECS
への発表を考慮すると例年に匹敵する件数になったと考えております。参加者も 198 名（特別講演、招待講演、招待者含む）に達し、盛会のうちに終えることができました。
主催頂きました日本薬学会構造活性相関部会はじめ、共催、協賛頂きました学協会に感謝致しますと同時に、ご講演頂きました先生方にお礼申し上げます。また、開催資金のご援助を頂きました日本薬学会並びに企業の方々に感謝致します。これもひとえに、参加頂きました皆様と、副実行委員長の内呂拓実先生（東京理大薬）はじめとした実行
委員の皆様、並びに日本薬学会構造活性相関部会常任幹事、幹事の先生方のご助力、ご支援の賜と存じます。なかでも会場となった東京理科大学の寺田研究室、内呂研究室の先生方，大学院生には、開催当日の運営に関して、一方ならぬご協力を賜りました。会
計担当の澤辺様にも大変お世話になりました。また、紙面を借りますこと失礼とは存じますが、ご参加頂きました皆様、ご助力、ご支援頂きました先生方、広告展示を行って頂きました企業、団体の皆様に、深くお礼申し上げます。
特別講演をお願いしました小林利彦先生（元 PhRMA 日本代表）と招待講演の宮田満先生（日経 BP 社）のお二方には世界における日本の医薬品開発について興味深く示唆に富んだご講演を頂きました。田沼靖一先生（東京理大薬）、赤堀有美先生（（一財）化学
物質評価研究機構）、三芳秀人先生（京大農）、村上聡先生（東工大生命理工）の４名の先生方にはそれぞれのご専門の観点から医薬品開発のヒントとなる貴重なご講演を頂きました。いずれも熱心な質疑応答がありました。
次年度の第 40 回構造活性相関シンポジウム（愛知）は、豊橋技術科学大学大学院の加藤博明先生のお世話で、11 月 29 日（木）〜11 月 30 日（金）に、岡崎市図書館交流
プラザで開催される予定です。皆様のご参加、ご講演、ご討論によって、より活発な討論会になりますよう、どうか宜しくお願い申し上げます。

-22-

SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Activities /////<会告>構造活性フォーラム 2012
「GPCR研究の最前線」
Gタンパク質結合型受容体（GPCR）は最大の受容体ファミリーを形成し、医薬品標的として広く注目され、また味覚や嗅覚の受容体研究も進められており、広い分野の研究が進められている。さらに、機能的な構造解析に向けた結晶構造解析による受容体の構造変化とリガンドの認識様式などが解明されつつあるなど、より合理的なリガンド（医薬品など）のデザインにも応用される研究が進んでいる。本フォーラムでは、GPCR研究分野における第一線の研究者を招いて講演していただき、GPCR研究の最前線を体系的に理解し、分子設
計·医薬品化学における応用について討論する。
主催: 日本薬学会構造活性相関部会
協賛: 日本薬学会、日本化学会、日本農芸化学会、日本分析化学会、日本農薬学会、
近畿化学協会日時: 平成24年6月22日（金）10:00–17:00
会場: コープイン京都 [〒604-8113 京都市中京区柳馬場蛸薬師上ル井筒屋町 411
フリーダイヤル: 0120-79-6600、Tel: 075-256-6600、Fax: 075-251-0120
E-mail: coopinn-k@univcoop.or.jp
http://rcpt.kyoto-bauc.or.jp/coop-inn/kyoto/ ]交通: JR「京都」駅→ 地下鉄烏丸線 →「四条」駅下車、（13 番出口から）徒歩 5 分
JR「京都」駅より市バス A-2 のりば（5 番系統に乗車）「四条高倉」駅下車、徒歩 10 分
JR「京都」駅よりタクシーで 10 分
阪急電車「烏丸」駅（13 番出口から）徒歩 5 分
京阪電車「三条」駅（三条通西へ、京都 YMCA を左折）徒歩 16 分
講演:

1.
2.
3.
4.
5.

多様なGPCRの機能と構造
石黒正路（新潟薬大）GPCRをターゲットにした「構造に指南された創薬」を目指すための三つの戦略
小林拓也（京大）
GPCRモデリングとインシリコスクリーニング
広川貴次（産総研）
味覚受容体における味物質認識機構
三坂 巧（東大）
オーファンGPCR研究に基づく創薬ターゲット探索
森 正明（武田薬品）

申込み締切り:定員（140 名）になり次第締切り

参加費:

一般 4,000 円、学生無料

参加申込み方法:

構造活性相関部会ホームページからお願いします

振替口座:

三井住友銀行問合せ先:〒956-8603 新潟市秋葉区東島 265-1 新潟薬科大学

店番号 007、口座番号 7180812
構造活性フォーラム 2012 実行委員会 委員長 石黒正路
構造活性フォーラム実行委員会 田宮実

Tel: 0250-25-5000、Fax: 0250-25-5021、E-mail: sarforum2@nupals.ac.jp-23-

SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Activities /////〈会告〉第 40 回構造活性相関シンポジウム
主共会
会

催：日本薬学会構造活性相関部会
催：日本化学会、日本農芸化学会、日本分析化学会、日本農薬学会
期：2012 年 11 月 29 日（木）～2012 年 11 月 30 日（金）場：岡崎市図書館交流プラザ・りぶら（〒444-0059 愛知県岡崎市康生通西 4-71 http://www.libra.okazaki.aichi.jp/）
討論主題：
1. 生理活性物質の活性評価・医農薬への応用
2. QSAR の基本パラメータ・基本手法・情報数理的アプローチ
3. QSAR と吸収・分布・代謝・毒性・環境毒性
4. コンビナトリアルケミストリーと創薬
5. バイオインフォマティクス
6. 分子情報処理（データベースを含む）・データ予測
発表形式：口頭およびポスター （優秀な発表には SAR Presentation Award を授与）
発表申込：6 月 1 日（金）～8 月 3 日（金）締切必着(1)演題、(2)発表者氏名と所属、(3)連絡先（住所、Tel、Fax、E-mail）、(4)200 字程度の概略、(5)口頭・ポスターの別、(6)上記討論主題番号 を明記の上、Web
サイトまたは E-mail でお申し込みください。詳細は、ホームページ上の発表申込要領をご覧ください。
講演要旨：9 月 28 日（金）締切必着
執筆要領はホームページに掲載します。
参加登録予約申込：11 月 9 日（金）締切
詳細は、ホームページ上の参加登録予約申込要領をご覧ください。
参加登録費：[一般]予約 8,000 円、当日 9,000 円 [学生]予約 2,000 円、当日 3,000 円※要旨集前送希望の場合は、郵送料 1,000 円を別途申し受けます。
※費用振込み後、参加取り消しによる返金には応じられません。
懇親会：11 月 29 日（木） 19:00 頃[一般]予約 7,000 円、当日 8,000 円 [学生]予約 3,000 円、当日 4,000 円
詳細は、部会ホームページ（下記）をご参照ください。
問合せ・申込先：〒441-8580 愛知県豊橋市天伯町雲雀ヶ丘 1-1
豊橋技術科学大学 情報・知能工学系 分子生命情報学研究室
第 40 回構造活性相関シンポジウム実行委員会 加藤博明
TEL: 0532-44-6879
FAX: 0532-44-6873
E-mail: sar40＠mbi.cs.tut.ac.jp
http://bukai.pharm.or.jp/bukai_kozo/-24-

SAR News No.22 (Apr. 2012)///// Activities /////
部会役員人事
平成 24 年度から、部会長および副部会長（アカデミア）が交代することとなりました。
部会長: 高橋由雅（豊橋技術科学大学大学院工学研究科）
副部会長（アカデミア）: 高木達也（大阪大学大学院薬学研究科）
副部会長（企業）: 清水 良（田辺三菱製薬） （継続）構造活性相関部会の沿革と趣旨
1970 年代の前半、医農薬を含む生理活性物質の活性発現の分子機構、立体構造・電子構造の計算や活性データ処理に対するコンピュータの活用など、関連分野のめざましい発展にともなって、構造活性相関と分子設計に対する新しい方法論が世界的に台頭してきた。このような情勢に呼応するとともに、研究者の交流と情報交換、研究発表と方法論の普及の場を提供することを目的に設立されたのが本部会の前身の構造活性相関懇話会である。1975 年 5 月京都において第１回の ｢懇話会｣（シンポジウム）が旗揚げされ、1980 年からは年１回の ｢構造活性相関シンポジウム｣ が関係諸学会の共催の下で定期的に開催されるようになった。
1993 年より同シンポジウムは日本薬学会医薬化学部会の主催の下、関係学会の共催を得て行なわれることとなった。構造活性相関懇話会は 1995 年にその名称を同研究会に改め、シンポジウム開催の実務担当グ
ループとしての役割を果すこととなった。2002 年 4 月からは、日本薬学会の傘下組織の構造活性相関部会
として再出発し、関連諸学会と密接な連携を保ちつつ、生理活性物質の構造活性相関に関する学術・研究の振興と推進に向けて活動している。現在それぞれ年 1 回のシンポジウムとフォーラムを開催するとともに、部会誌の SAR News を年 2 回発行し、関係領域の最新の情勢に関する啓蒙と広報活動を行っている。
本部会の沿革と趣旨および最新の動向などの詳細に関してはホームページを参照頂きたい。
（http://bukai.pharm.or.jp/bukai_kozo/index.html）

編集後記
日本薬学会構造活性相関部会誌 SAR News 第 22 号をお届けいたします。今回、Perspective/Retrospective では、石川哲
也先生（理化学研究所）に、X 線自由電子レーザーSACLA についての解説と、医学・薬学への応用についての展望についてご寄稿いただきました。結晶構造解析への適用だけでなく、単分子のイメージングまでも可能ということで、SACLAの利用により、今後様々な分野での研究の進展がたいへん期待されます。Cutting Edge では、比多岡清司先生（徳島大学）に、ab initio FMO と LERE-QSAR によるノイラミニダーゼと阻害剤の相互作用解析についてご紹介いただき、また、寺師玄記先生（北里大学）に、タンパク質予測構造のコンセンサス法による評価についてご紹介いただきました。分野はそれぞれ異なりますが、どちらも独自の新規手法として、その有用性が示され、またこれからの発展・応用が期待されます。お忙しい中ご執筆いただきました先生方に、心よりお礼申し上げます。この SAR News が今後とも構造活性相関研究の先端情報と展望を会員の皆様にご提供できることを、編集委員一同願っております。
（編集委員会）SAR News No.22 平成 24 年 4 月 1 日
発行：日本薬学会 構造活性相関部会長 高橋 由雅
SAR News 編集委員会（委員長）粕谷 敦
福島 千晶
飯島 洋
竹田－志鷹 真由子
久保寺 英夫＊本誌の全ての記事、図表等の無断複写・転載を禁じます。

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