JP2005120002A - Inhibitor against specific structure formation of amyloid precursor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inhibitor against structural change of prion useful as a new therapeutic agent for prion disease. <P>SOLUTION: The inhibitor against structural change of prion protein comprises 2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)-benzyl]-phenyl]-acetamide or its derivative as an active ingredient. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プリオン病の治療および予防に関し、正常型プリオンの感染型プリオンへの変換を抑制する化合物に関する。   The present invention relates to the treatment and prevention of prion diseases, and relates to compounds that suppress the conversion of normal prions to infectious prions.

プリオンは羊のスクレイピー、ウシ海綿状脳症、クロイツフェルト・ヤコブ病、GSS、FFI、クールー(S. B. Prusiner, Science, 216, 136-144 (1982)、S. B. Prusiner, Science, 252, 1515-1522 (1991)、S. B. Prusiner, Prions. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 95, 13363-13383 (1998))、変異型ヤコブ病(G. Chazot et al., Lancet, 347, 1181-1181 (1996)、R. G. Will et al., Lancet, 347, 921-925 (1996))のような神経変性疾患を引き起こす。これらの疾患はプリオン病と呼ばれている。これらの病気の原因は、プリオンタンパク質の異常、すなわち、正常型プリオン(PrPC)からアミロイド前駆体特殊構造(PrP*)を経由しての感染型プリオン(PrPSc)への構造変換にあると考えられている(S. B. Prusiner, Science, 216, 136-144 (1982)、S. B. Prusiner, Science, 252, 1515-1522 (1991)、K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002))。 Prion is sheep scrapie, bovine spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, GSS, FFI, Kuru (SB Prusiner, Science, 216, 136-144 (1982), SB Prusiner, Science, 252, 1515-1522 (1991) SB Prusiner, Prions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95, 13363-13383 (1998)), mutant Jacob disease (G. Chazot et al., Lancet, 347, 1181-1181 (1996), RG Causes neurodegenerative diseases such as Will et al., Lancet, 347, 921-925 (1996)). These diseases are called prion diseases. The cause of these diseases is the abnormality of prion protein, that is, the structural conversion from normal prion (PrP C ) to infectious prion (PrP Sc ) via amyloid precursor special structure (PrP * ) (SB Prusiner, Science, 216, 136-144 (1982), SB Prusiner, Science, 252, 1515-1522 (1991), K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002) ).

これまで、プリオンを不活化したり、感染力を減衰させる方法について種々試みられているが、放射線、煮沸、化学薬品等による従来の不活化法および感染力減衰法に対するプリオンの耐性は強く、必ずしも効果があがっていなかった。   Until now, various attempts have been made to inactivate prions or attenuate infectivity, but prion resistance to conventional inactivation and infectivity attenuation methods by radiation, boiling, chemicals, etc. is strong, not necessarily The effect was not improved.

感染型プリオンが人体に入ると、体内で正常型プリオンと結合し、正常型プリオンは感染型プリオンに次々に変換される。この変換プロセスは明らかにされていないが、正常型構造に基づいて抗プリオン薬を開発することは可能であると考えられる(V. Perrier et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 6073-6078 (2000))。   When the infectious prion enters the human body, it binds with the normal prion in the body, and the normal prion is successively converted into the infectious prion. Although this conversion process has not been clarified, it is considered possible to develop anti-prion drugs based on the normal structure (V. Perrier et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 6073-6078 (2000)).

現在まで、マウス(R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996))、ハムスター(T. L. James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 10086-10091 (1997))、ウシ(F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000))、ヒト(L. Calzolai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8340-8345 (2000))に関してNMRによる三次元構造決定が行われている。これらの構造は、かなり良く似ていて、128から231番までは、αへリックスからなるまとまった構造と不完全な柔らかいβシートからなる。N端から113番までは、構造を取らず、113から128番までは疎水性のクラスターを形成しており、複数の構造を形成している(H. Liu et al., Biochemistry 38, 5362-5377 (1999))。これまで、プリオン中間体が観測されている(H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997)、S. Hornemann, R. A. Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 6010-6014 (1998)、A. C. Apetri, W. K. Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002))。近年、高圧NMR法(K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002))により、プリオンのフォールディング中間体、PrP*が同定され、その構造の特徴が明らかになった。PrP*においてはヘリックスBとCが変性しているが、へリックスAは保たれている。またPrP*は生理的条件下で1%存在していることが分かっている(K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002))。 To date, mice (R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996)), hamsters (TL James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 10086-10091 (1997)) Cattle (F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8334-8339 (2000)), human (L. Calzolai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8340-8345 (2000)), three-dimensional structure determination by NMR is performed. These structures are quite similar, and from 128 to 231 are composed of a solid structure consisting of an α helix and an incomplete soft β sheet. From the N-end to No. 113, no structure is formed, and from No. 113 to No. 128 a hydrophobic cluster is formed, forming a plurality of structures (H. Liu et al., Biochemistry 38, 5362- 5377 (1999)). So far, prion intermediates have been observed (H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997), S. Hornemann, RA Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 6010-6014. (1998), AC Apetri, WK Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002)). In recent years, a prion folding intermediate, PrP *, has been identified by high-pressure NMR (K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)), and its structural features have been elucidated. In PrP * , helices B and C are denatured, but helix A is retained. PrP * is known to be present at 1% under physiological conditions (K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)).

V. Perrier et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 6073-6078 (2000)V. Perrier et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 6073-6078 (2000) R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996)R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996) T. L. James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 10086-10091 (1997)T. L. James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 10086-10091 (1997) F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000)F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000) L. Calzolai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8340-8345 (2000)L. Calzolai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8340-8345 (2000) H. Liu et al., Biochemistry 38, 5362-5377 (1999)H. Liu et al., Biochemistry 38, 5362-5377 (1999) H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997)H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997) S. Hornemann, R. A. Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 6010-6014 (1998)S. Hornemann, R. A. Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 6010-6014 (1998) A. C. Apetri, W. K. Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002)A. C. Apetri, W. K. Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002) K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)

本発明は新規プリオン病治療剤として用い得るプリオンの構造変換抑制剤を提供する。   The present invention provides a prion structure conversion inhibitor that can be used as a novel prion disease therapeutic agent.

上述のように、プリオン中間体が観測されている(H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997)、S. Hornemann, R. A. Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 95, 6010-6014 (1998)、A. C. Apetri, W. K. Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002))。近年、高圧NMR法(K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002))により、プリオンのフォールディング中間体、PrP*が同定され、その構造の特徴が明らかになった。PrP*においてはヘリックスBとCが変性しているが、へリックスAは保たれている。またPrP*は生理的条件下で1%存在していることが分かっている(K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002))。本発明者等は、もしPrP*がPrPCがPrPScに変換されるときの必須中間体であれば、PrPCの揺らぎを抑制し、PrP*生成を強く抑制する薬剤は、PrPSc産生を抑えると考え、鋭意検討を行った。 As mentioned above, prion intermediates have been observed (H. Zhang et al., Biochemistry 36, 3543-53 (1997), S. Hornemann, RA Glockshuber, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 6010. -6014 (1998), AC Apetri, WK Surewicz, Biol. Chem. 277, 44589-44592 (2002)). In recent years, a prion folding intermediate, PrP *, has been identified by high-pressure NMR (K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)), and its structural features have been elucidated. In PrP * , helices B and C are denatured, but helix A is retained. PrP * is known to be present at 1% under physiological conditions (K. Kuwata, et al., Biochemistry 41, 12277-12283 (2002)). The present inventors have shown that if PrP * is an essential intermediate when PrP C is converted to PrP Sc , an agent that suppresses PrP C fluctuation and strongly suppresses PrP * production will inhibit PrP Sc production. We thought that it would be suppressed and conducted an intensive study.

本発明者等は、正常型プリオンに存在する結合ポケットのうち、A-S2ループとヘリックスBのC端側との間にある結合ポケットに焦点を当てた。まず、計算機によるドッキングミュレーションにより多数の化合物の効果を調べた。その結果、我々がGN8420と名づけた2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)-benzyl]-phenyl]
-acetamideが、正常型プリオンの感染型プリオンへの構造変換を抑制することを見出し、本発明を完成させるに至った。
The inventors focused on the binding pocket between the A-S2 loop and the C-terminal side of helix B among the binding pockets present in the normal prion. First, the effects of many compounds were examined by computer docking simulation. As a result, we named 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino) -benzyl] -phenyl], which we named GN8420
The inventors have found that -acetamide suppresses the structural conversion of normal prions to infectious prions, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の通りである。
[1] 正常型プリオンタンパク質(PrPC)の結合ポケットに結合し、フィールディング中間体プリオンタンパク質(PrP*)の生成を抑制することにより、正常型プリオンが感染型プリオンに変換されるのを抑制する化合物、
[2] 結合ポケットが、正常型プリオンタンパク質(PrPC)のA-S2ループとヘリックスBのC端側との間に存在する、[1]の化合物、
[3] 一般式(I)

Figure 2005120002
(ここで、R1、R2、R3およびR4は独立にH、または炭化水素基である)
で表される[1]または[2]の化合物、
[4] 2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)-benzyl]-phenyl]
-acetamideまたはその誘導体である[3]の化合物、
[5] [1]から[4]のいずれかの化合物を有効成分として含むプリオンタンパク質構造変換抑制剤、
[6] [1]から[4]のいずれかの化合物を有効成分として含むプリオン病の予防または治療剤、
[7] プリオン病が、羊のスクレイピー、ウシ海綿状脳症、クロイツフェルト・ヤコブ病、GSS、FFI、クールーおよび変異型ヤコブ病からなる群から選択される[6]のプリオン病の予防または治療剤、
[8] [1]から[4]のいずれかの化合物を調製し、該化合物を正常型プリオンタンパク質に接触させることを含む、正常型プリオンが感染型プリオンに変換されるのを抑制する方法、
[9] ドッキングシミュレーション用ソフトウェアを動作可能に有するコンピューターであって、正常型プリオンの3次元立体構造を記憶媒体に格納したコンピューターに候補化合物の3次元立体構造を入力する工程、コンピューター上で正常型プリオンと前期候補化合物のドッキングシミュレーションを行う工程を含む、プリオンタンパク質の構造変換を抑制し得る化合物のスクリーニング方法、ならびに
[10] 候補化合物が、2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)
-benzyl]-phenyl]-acetamideの誘導体である、[9]のプリオンタンパク質の構造変換を抑制し得る化合物のスクリーニング方法。 That is, the present invention is as follows.
[1] Inhibits the conversion of normal prions to infectious prions by binding to the binding pocket of normal prion protein (PrP C ) and suppressing the generation of fielding intermediate prion protein (PrP * ) Compound,
[2] The compound according to [1], wherein a binding pocket is present between the A-S2 loop of normal prion protein (PrP C ) and the C-terminal side of helix B.
[3] General formula (I)
Figure 2005120002
(Where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently H or a hydrocarbon group)
[1] or [2] compound represented by:
[4] 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino) -benzyl] -phenyl]
-acetamide or its derivative [3] compound,
[5] A prion protein structure conversion inhibitor comprising any one of the compounds of [1] to [4] as an active ingredient,
[6] A prophylactic or therapeutic agent for prion disease comprising the compound according to any one of [1] to [4] as an active ingredient,
[7] The agent for preventing or treating prion disease according to [6], wherein the prion disease is selected from the group consisting of sheep scrapie, bovine spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, GSS, FFI, Kuru, and mutant Jacob disease ,
[8] A method for suppressing the conversion of normal prion to infectious prion, comprising preparing the compound of any one of [1] to [4] and contacting the compound with normal prion protein;
[9] A computer having docking simulation software operable, the step of inputting a three-dimensional structure of a candidate compound into a computer storing a three-dimensional structure of a normal prion in a storage medium, a normal type on the computer A method for screening a compound capable of suppressing the structural transformation of a prion protein, including a step of docking simulation of a prion and a candidate compound in the previous period; and
[10] The candidate compound is 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)
-benzyl] -phenyl] -acetamide, a method for screening a compound capable of suppressing the structural conversion of the prion protein of [9].

実施例に示すように、GN8420(2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl
-acetylamino)-benzyl]-phenyl]-acetamide)は、正常型プリオンPrPCに結合し、異常型プリオンPrPScへの構造変換を抑制した。従って、GN8420またはその誘導体を含む組成物は、プリオン病の予防または治療剤として有用である。
As shown in the examples, GN8420 (2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl
-acetylamino) -benzyl] -phenyl] -acetamide) binds to normal prion PrP C, inhibited structural conversion to abnormal prion PrP Sc. Therefore, the composition containing GN8420 or a derivative thereof is useful as a preventive or therapeutic agent for prion diseases.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、プリオンタンパク質の正常型プリオン(PrPC)から感染型プリオン(PrPSc)への構造変換を抑制する化合物である。本発明の化合物は、PrPCの結合ポケットに結合することによりPrPCの構造の揺らぎを抑制し、PrPCがPrPScに変換されるのを阻止する。すなわち、本発明は、正常型プリオンタンパク質(PrPC)の結合ポケットに結合し、フォールディング中間体プリオンタンパク質(PrP*)の生成を抑制することにより、正常型プリオンが感染型プリオンに変換されるのを抑制する化合物であり、正常型プリオンタンパク質(PrPC)のA-S2ループとヘリックスBのC端側との間に存在する結合ポケットに結合し得る化合物である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a compound that suppresses the structural conversion of prion protein from normal prion (PrP C ) to infectious prion (PrP Sc ). The compounds of the present invention is to suppress the fluctuation of the structure of PrP C by binding to the binding pocket of PrP C, PrP C is prevented from being converted into PrP Sc. That is, according to the present invention, normal prion is converted into infectious prion by binding to the binding pocket of normal prion protein (PrP C ) and suppressing the production of folding intermediate prion protein (PrP * ). It is a compound that can bind to the binding pocket existing between the A-S2 loop of normal prion protein (PrP C ) and the C-terminal side of helix B.

本発明の化合物の一例として、以下の式で表される化合物2-pyrrolidin-1-yl-N- [4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)- benzyl]-phenyl]-acetamideおよびその誘導体が挙げられる。   As an example of the compound of the present invention, a compound represented by the following formula: 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino) -benzyl] -phenyl]- acetamide and its derivatives.

Figure 2005120002
Figure 2005120002

上記式で表される化合物の誘導体とは、上記式で示される基本骨格に置換基を導入した化合物をいい、例えば、ピロリジン環にさらに炭化水素やその他の置換基を導入した化合物が挙げられる。   The derivative of the compound represented by the above formula refers to a compound in which a substituent is introduced into the basic skeleton represented by the above formula, and examples thereof include a compound in which a hydrocarbon or other substituent is further introduced into the pyrrolidine ring.

誘導体の一例として、一般式(I)

Figure 2005120002
で表される化合物が挙げられる。 As an example of a derivative, the general formula (I)
Figure 2005120002
The compound represented by these is mentioned.

ここで、R1、R2、R3およびR4は独立にH、または炭化水素基である。炭化水素基は限定されず、例えばアルキル基、または水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基もしくはヘテロアリール基で置換されたアルキル基が挙げられる。炭化水素基の炭素原子の数も限定されないが、例えば、C1からC10の炭化水素基が挙げられる。 Here, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently H or a hydrocarbon group. The hydrocarbon group is not limited, and examples thereof include an alkyl group or an alkyl group substituted with a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a carboxy group, an alkoxycarbonyl group, or a heteroaryl group. The number of carbon atoms in the hydrocarbon group is not limited, and examples thereof include C 1 to C 10 hydrocarbon groups.

また、本発明は上記化合物を有効成分として含むプリオンタンパク質構造変換抑制剤を包含する。該プリオンタンパク質構造変換抑制剤は感染型プリオン蛋白質の形成を防止するアミロイド前駆体特殊構造形成阻害剤でもあり、他のコンフォーメイション病、例えばアルツハイマー病、ハンチントン舞踏病、ポリグルタミン病、II型糖尿病等にも応用可能である。   Moreover, this invention includes the prion protein structure conversion inhibitor which contains the said compound as an active ingredient. The prion protein structure conversion inhibitor is also an amyloid precursor special structure formation inhibitor that prevents the formation of infectious prion protein, and other conformation diseases such as Alzheimer's disease, Huntington's chorea, polyglutamine disease, type II diabetes, etc. It can also be applied to.

さらに、本発明は、PrPCに結合する可能性のある候補化合物と動物のプリオンのPrPC構造との特異的結合をコンピュータ上で調べリガンドのin silico でのスクリーニングを行う方法も包含する。プリオンのPrPCの構造は例えば、F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000) マウス、ハムスター、ウシ、ヒトに関してNMRにより三次元構造が決定されており、これらの構造を利用することができる。マウス、ハムスター、ウシおよびヒトの構造は、それぞれ、R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996)、T. L. James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 10086-10091 (1997)、F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000)およびL. Calzolai et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8340-8345 (2000)を参照すればよい。PrPCの構造座標の全てまたは一部を、分子の3次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力することで、PrPCと結合し得る化合物をコンピュータ上でスクリーニングすることが可能になる。スクリーニングは、候補化合物とPrPCのドッキングシミュレーションを行えばよい。バーチャルリガンドスクリーニングに用いるソフトウェアとして、市販のドッキングを計算できるソフトウェアを用いればよい。さらに、特開平6-309385号公報や特開平7-133233号公報に示されているような手法によっても、ドッキングシミュレーションを行うことができる。ただし、本発明は、これらのプログラムや手法に限定されるものではない。 Furthermore, the present invention also encompasses a method of screening for in silico ligand investigated the specific binding of the PrP C structure prion potential candidate compound and the animal that bind to PrP C on the computer. Structure of PrP C prion example, F. Lopez Garcia, R. Zahn , R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8334-8339 (2000) mouse, hamster, bovine, human The three-dimensional structure has been determined by NMR, and these structures can be used. The structure of mouse, hamster, cow and human are shown in R. Riek et al., Nature, 382, 180-182 (1996), TL James et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 10086-, respectively. 10091 (1997), F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8334-8339 (2000) and L. Calzolai et al., Proc. Natl See Acad. Sci. USA 97, 8340-8345 (2000). By inputting all or part of the structure coordinates of PrP C into a computer running a computer program that expresses the three-dimensional structure coordinates of the molecule or a storage medium of the computer, a compound that can bind to PrP C is displayed on the computer. It becomes possible to screen with. Screening may be performed docking simulations of the candidate compound and PrP C. As software used for virtual ligand screening, commercially available software that can calculate docking may be used. Further, the docking simulation can be performed by a technique as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-309385 and 7-133233. However, the present invention is not limited to these programs and methods.

さらに、本発明は、GN8420の構造を用いてリード化合物の最適化を行い、PrPCと結合しうる化合物をコンピュータ上でスクリーニングする方法も包含する。GN8420の構造を置換基の導入等により部分的に改変し、該置換基が導入された誘導体化合物とPrPCの結合を前述のソフトウェアを用いてin silico でシミュレーションをし、結合し得るものを選択すればよい。 Furthermore, the present invention encompasses optimizes the lead compound with the structure of GN8420, a method of screening for a compound capable of binding to the PrP C on the computer. The structure of GN8420 partially modified by introduction of substituents, selected that the coupling of the substituent introduced derivatives compound and PrP C was simulated with in silico by using the above software may bind do it.

in silico のスクリーニングにより選択された化合物は、プリオンが感染した細胞に投与し、投与したときのPrPScの発現量を測定すればよい。化合物がPrPCに結合し、PrPCからPrPScへの構造変換を抑制する場合、PrPScの発現量が減少する。 A compound selected by in silico screening may be administered to cells infected with prions, and the expression level of PrP Sc upon administration may be measured. Compound binds to PrP C, the case of suppressing the structural conversion from PrP C to PrP Sc, the expression amount of PrP Sc is reduced.

さらに、本発明はプリオンタンパク質の正常型プリオン(PrPC)から感染型プリオン(PrPSc)への構造変換を抑制する化合物を有効成分として含む医薬組成物を包含する。該医薬組成物は、本発明の正常型プリオン(PrPC)から感染型プリオン(PrPSc)への構造変換を抑制する化合物を有効成分として含むプリオンタンパク質構造変換抑制剤である。該抑制剤は、羊のスクレイピー、ウシ海綿状脳症、クロイツフェルト・ヤコブ病、GSS、FFI、クールー、変異型ヤコブ病等のプリオンタンパク質の異常を原因とする疾患の予防または治療に用いることができる。本発明の医薬組成物は、必要に応じて一般的に用いられるアジュバントや各種の添加剤を含んでいてもよい。このような各種の添加剤としては、医薬的に許容される有機溶剤、安定剤、賦形剤、溶解補助剤、乳濁化剤、緩衝剤、無痛化剤、保存剤、着色剤等が挙げられ、これらを常法により添加すればよい。 Furthermore, the present invention includes a pharmaceutical composition comprising as an active ingredient a compound that suppresses the structural conversion of prion protein from normal prion (PrP C ) to infectious prion (PrP Sc ). The pharmaceutical composition is a prion protein structure conversion inhibitor containing, as an active ingredient, a compound that suppresses the structure conversion of the normal prion (PrP C ) of the present invention into an infectious prion (PrP Sc ). The inhibitor can be used for the prevention or treatment of diseases caused by prion protein abnormalities such as sheep scrapie, bovine spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, GSS, FFI, Kool, and mutant Jacob disease. . The pharmaceutical composition of the present invention may contain a commonly used adjuvant and various additives as necessary. Examples of such various additives include pharmaceutically acceptable organic solvents, stabilizers, excipients, solubilizing agents, emulsifying agents, buffering agents, soothing agents, preservatives, coloring agents, and the like. These may be added by a conventional method.

本発明の医薬組成物は、プリオンに感染したヒト、ウシ、ヒツジ、ウマ等の動物に通常の投与経路、例えば経皮、経口、皮内、皮下、筋肉内、腹腔内、静脈内等への注射等の投与方法により行なうことができる。本明の医薬組成物の投与量及び投与回数は、限定されないが、投与対象である動物種、動物の年齢、症状、投与経路などに応じて適宜設定すればよい。たとえば、1回あたり体重1kg当たり数μgから数十mgの範囲となるように適宜選択し、毎週数回から1日数回投与すればよい。また、本発明の組成物を投与する対象は既に異常型プリオンに感染している動物に限られず、感染していない動物に投与してもよくこの場合、該動物においてプリオンタンパク質の異常を原因とする疾患を予防することができる。   The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to animals such as humans, cattle, sheep, horses, etc. infected with prions by the usual administration route such as transdermal, oral, intradermal, subcutaneous, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, etc. It can be performed by an administration method such as injection. The dose and frequency of administration of the pharmaceutical composition of the present invention are not limited, but may be appropriately set according to the animal species to be administered, the age of the animal, symptoms, the administration route, and the like. For example, the dose may be selected as appropriate within a range of several μg to several tens of mg per kg of body weight, and administered several times a week to several times a day. In addition, the subject to which the composition of the present invention is administered is not limited to an animal already infected with an abnormal prion, and may be administered to an animal that is not infected. Can be prevented.

さらに、本発明は、プリオンタンパク質の正常型プリオン(PrPC)から感染型プリオン(PrPSc)への構造変換を抑制する化合物を含む食品、飲料をも含む。 Furthermore, the present invention also includes foods and beverages containing a compound that suppresses the structural conversion of prion protein from normal prion (PrP C ) to infectious prion (PrP Sc ).

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   The present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

本実施例で用いた材料および試薬は以下の通りであった。
バーチャルリガンドスクリーニング(VLS)により選択した化合物は、Aldrich Chemical Company, Inc.(Milwaukee, U.S.A)、G&J Research Chemicals, Ltd.(Devon, U.K.), Maybridge Chemical Company, Ltd. (Cornwall, U.K.), AsInEx Ltd. (Moscow, U.S.S.R.)より入手した。これらの化合物は、in vivo でのスクリーニングのためにDMSO中に溶解し、またスペクトル分析のために、直接スペクトル分析用溶液として溶解させた。リコンビナントマウスプリオンタンパク質(23番目のアミノ酸から231番目のアミノ酸)は、PRIONICS AG (Schlieren, Switzerland)から入手し、H2Oに溶解させた。
The materials and reagents used in this example were as follows.
Compounds selected by virtual ligand screening (VLS) are Aldrich Chemical Company, Inc. (Milwaukee, USA), G & J Research Chemicals, Ltd. (Devon, UK), Maybridge Chemical Company, Ltd. (Cornwall, UK), AsInEx Ltd. (Moscow, USSR). These compounds were dissolved in DMSO for in vivo screening and directly as a solution for spectral analysis for spectral analysis. Recombinant mouse prion protein (the 23rd to 231st amino acids) was obtained from PRIIONICS AG (Schlieren, Switzerland) and dissolved in H 2 O.

本実施例は以下のようにして行った。
〔バーチャルリガンドスクリーニング〕
ACDデータベース(MDLInformation Systems, Inc., San Leandro, CA)中のおおよそ320000の化合物について、マウスPrPC構造(F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000))との特異的結合を調べリガンドのin silico でのスクリーニングを行った。
This example was performed as follows.
[Virtual ligand screening]
ACD database for (MDLInformation Systems, Inc., San Leandro , CA) approximate compound of 320000 in mouse PrP C structure (F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8334-8339 (2000)) was examined for specific binding with ligands in silico.

〔細胞および抗体〕
不死化したマウス神経細胞株であるGT1-7は、4.5g/mlのグルコース、10%ウシ胎児血清(ICN, UK)および1%のストレプトマイシン-ペニシリン(GIBCO/BRL)を含むDMEM培地で培養した。3から4日ごとに、細胞をトリプシン処理し、1:5に希釈して継代した。安定にFukuoka-1または22L株に感染したGT1-7細胞については、O.Milhavet et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 13937-13942 (2000)に記載されている。化合物のストック溶液(選択された59の化合物のうち19個)は、100mMのDMSO中に調製し4℃で保存した。使用前に、化合物を培地で希釈した。対照細胞を溶媒のみを含む(0.1%)培地で処理した。約2×105の細胞を6ウェルプレートの各ウェルに入れ化合物を添加15時間後に薬剤処理を開始した。72時間のインキュベーションの後に、細胞を1×Triton/DOC溶解バッファー(0.5% tritonX-100, 0.5% deoxycholic acid, 150mM NaCl, 25mM Tris HCl pH7.5, 2mM EDTA およびペプスタチン、ロイペプシン)150μl中で溶解させた。タンパク質濃度をBCSアッセイ(Pierce)で測定し、各サンプルを2mgタンパク質に標準化した。PrPsc産生を分析するために、タンパク質を10μg/mgの濃度でプロテイナーゼKで30分間37℃で消化した。消化はPMSF(2mM)で阻害し、サンプルについて15% SDS/PAGEゲルを用いてSDS/PAGEを行った。次いで、タンパク質をPVDF膜(Immobilon-P, Amasham, USA)に転写した。PrPresのために、抗マウスPrP抗体(SS28)を用いた。またPrPCの検出のために、SAF32抗体(SPI bio, France)を一次抗体として用いた。シグナルはECL-plus(Amasham)で可視化し、X線フィルム(Konica)に曝露した。シグナルの定量は、膜をFluorochem(Alpha Innotech, US)でスキャンすることにより行った。
[Cells and antibodies]
GT1-7, an immortalized mouse neuronal cell line, was cultured in DMEM medium containing 4.5 g / ml glucose, 10% fetal calf serum (ICN, UK) and 1% streptomycin-penicillin (GIBCO / BRL) . Every 3 to 4 days, the cells were trypsinized, diluted 1: 5 and passaged. GT1-7 cells stably infected with Fukuoka-1 or 22L strain are described in O. Milhavet et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 13937-13942 (2000). Compound stock solutions (19 of 59 selected compounds) were prepared in 100 mM DMSO and stored at 4 ° C. Prior to use, the compounds were diluted with media. Control cells were treated with medium containing only solvent (0.1%). Approximately 2 × 10 5 cells were placed in each well of a 6-well plate and drug treatment was started 15 hours after compound addition. After 72 hours of incubation, cells were lysed in 150 μl of 1 × Triton / DOC lysis buffer (0.5% tritonX-100, 0.5% deoxycholic acid, 150 mM NaCl, 25 mM Tris HCl pH7.5, 2 mM EDTA and pepstatin, leupepsin). It was. Protein concentration was measured by BCS assay (Pierce) and each sample was normalized to 2 mg protein. To analyze PrP sc production, proteins were digested with proteinase K for 30 minutes at 37 ° C. at a concentration of 10 μg / mg. Digestion was inhibited with PMSF (2 mM) and samples were subjected to SDS / PAGE using a 15% SDS / PAGE gel. The protein was then transferred to a PVDF membrane (Immobilon-P, Amasham, USA). Anti-mouse PrP antibody (SS28) was used for PrPres. For detection of PrP C , SAF32 antibody (SPI bio, France) was used as the primary antibody. The signal was visualized with ECL-plus (Amasham) and exposed to X-ray film (Konica). Signal quantification was performed by scanning the membrane with Fluorochem (Alpha Innotech, US).

〔熱による変性〕
全ての円二色性測定は、Aviv202ストップドフロー円二色性スペクトルメーターで行った。遠紫外線スペクトルは、25℃で熱安定化させた1nmのスリット幅および0.1cmのパス長を有するセルを用いて、80から250nmの間で記録した。マウスPrPの変性は5.0μM PrPを含み、10.0μMの候補化合物を含むかまたは含まないサンプルを222nmでのCDシグナルを、1℃/分の加熱速度で25から85℃の温度幅で測定することによりモニターした。全ての測定は、100mM リン酸ナトリウム緩衝液pH7.4中で行った。Tm値が加熱速度に依存しないことを確認するため、サンプルを加熱速度2、1、0.5℃/分で加熱し熱的に変性させた。熱変性プロファイルは以下の2相モデル(F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 8334-8339 (2000))でフィッティングさせた。
[Modification by heat]
All circular dichroism measurements were made on an Aviv202 stopped flow circular dichroism spectrometer. The far ultraviolet spectrum was recorded between 80 and 250 nm using a cell with 1 nm slit width and 0.1 cm path length thermally stabilized at 25 ° C. Mouse PrP denaturation includes 5.0 μM PrP and samples with or without 10.0 μM candidate compounds measure the CD signal at 222 nm at a heating rate of 1 ° C./min over a temperature range of 25 to 85 ° C. Monitored by All measurements were performed in 100 mM sodium phosphate buffer pH 7.4. In order to confirm that the Tm value does not depend on the heating rate, the sample was heated at a heating rate of 2, 1, 0.5 ° C./min and thermally denatured. The heat denaturation profile was fitted with the following two-phase model (F. Lopez Garcia, R. Zahn, R. Riek, K. Wuthrick, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 8334-8339 (2000)).

Figure 2005120002
ここで、RおよびTはそれぞれガス定数および温度(K)であり、Tmは融解温度であり、ΔHは熱変性に関連したエンタルピー変化であり、Yは222nmでのCDシグナルであり、YNおよびYUは、それぞれ天然および変性した形態のものによるシグナルであり、mNおよびmUhaは、それぞれ天然および変性した形態のもののスロープを示す。
Figure 2005120002
Where R and T are the gas constant and temperature (K), respectively, Tm is the melting temperature, ΔH is the enthalpy change associated with heat denaturation, Y is the CD signal at 222 nm, YN and YU Are signals due to the natural and denatured forms, respectively, and mN and mUha indicate the slopes of the natural and denatured forms, respectively.

この際Sigma Plot 2001プログラム(SPSS Inc. Chicago)の非線形最小二乗法ルーチンを用いた。   In this case, a non-linear least squares routine of the Sigma Plot 2001 program (SPSS Inc. Chicago) was used.

上記検討により、以下の結果が得られた。
PrPCに存在する5箇所の結合ポケットのうち、我々は特に、図1Aに示すA-S2ループとヘリックスBのC端側との間にある緑色の結合ポケットに焦点を当てた。まず、計算機によるドッキングミュレーションにより、ACDデータベースの320000個の化合物の中から検索した。プログラムはマウスプリオンの受容部位ポテンシャル場にたいして可動性リガンド構造を最適化する。結合エネルギーが−32 kcal/mol以下の化合物が624個選ばれた。このあと、受容部位の側鎖を動かすことにより、結合構造をさらに最適化した(M. Schapira, B. M. Raake, H. H. Samuels, and R. Abagyan, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97, 1008-1013 (2000))。その後、さらに注意深く検討することにより、59種類の候補が選ばれた。これらは、次のインビトロ・テストにかけられた。(そのうちの6個をテーブルに示す)
From the above examination, the following results were obtained.
Of binding pocket of 5 points present in the PrP C, we particularly focused on green binding pocket located between the C-terminal region of the A-S2 loop and helix B of FIG. 1A. First, it searched from 320,000 compounds in the ACD database by computer docking simulation. The program optimizes the mobile ligand structure for the receptor site potential field of the mouse prion. 624 compounds having a binding energy of −32 kcal / mol or less were selected. Subsequently, the binding structure was further optimized by moving the side chain of the accepting site (M. Schapira, BM Raake, HH Samuels, and R. Abagyan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 1008-1013). (2000)). After further careful examination, 59 candidates were selected. These were subjected to the following in vitro test. (6 of them are shown in the table)

Figure 2005120002
Figure 2005120002

マウス視床下部神経細胞系列GT1は、マウスプリオンに感染しうる。化合物の抗プリオン作用を評価する目的で、我々はGTFK-1細胞系列を用いた(N. Nishida et al., J. Virol, 74, 320-325 (2000))。これらはGSS由来の(O. Milhavet et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 97, 13937-13942 (2000))マウス適合プリオンに安定に感染した、福岡-1株である。テストした化合物の中でも、我々がGN8420と名づけた2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)-benzyl]-phenyl]-acetamideで72時間処理された細胞は、PrPScの著明の減少を示し、GN8420のみがGTFK-1細胞系列においてスクレイピー型の産生を強く抑制することが判明した(図2A、下段)。これ以外のGN3からGN7までは、図2に見られるように効果がなかった。これ以外の候補は細胞毒性が強かった。GN8420の効果は、図2Bにみられるように用量依存性を示し、PrPSc量が半分になる有効濃度(EC50)は、4回の実験を繰り返したところ、1.35μMであった(図2B)。さらに、5μMで7日間治療したところ、PrPScは完全に消失した。同様の抗プリオン作用は、スクレイピー由来のマウス・プリオン22Lに持続的に感染されたGT22L細胞においても認められ、22Lは10μMでPrPScを減少させた(図2C)。GN8420は10μMでスクレイピー型を減少させた。このことは、GN8240がプリオンの株に特異的ではないことを示している。図2C中、分子量(37、25、15kDa)は、パネルの右側に示してある。興味深いことに、感染していないGT1-7におけるPrPC発現量はGN8420で処理した細胞においても相対的に高く、10μMである程度PrPCを安定化させた(図2D)。このことはこの薬が、計算機実験が示すように、実際にPrPCを安定化させることを示唆している。 Mouse hypothalamic neuronal lineage GT1 can infect mouse prions. In order to evaluate the anti-prion action of the compounds, we used the GT FK-1 cell line (N. Nishida et al., J. Virol, 74, 320-325 (2000)). These are Fukuoka-1 strains stably infected with mouse-compatible prions derived from GSS (O. Milhavet et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 13937-13942 (2000)). Among the compounds tested, 72 hours with 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino) -benzyl] -phenyl] -acetamide, which we named GN8420 Treated cells showed a marked decrease in PrP Sc and only GN8420 was found to strongly suppress scrapie-type production in the GT FK-1 cell line (FIG. 2A, bottom panel). The other GN3 to GN7 had no effect as seen in FIG. Other candidates were highly cytotoxic. The effect of GN8420 was dose-dependent as seen in FIG. 2B, and the effective concentration (EC50) at which the amount of PrP Sc was halved was 1.35 μM when four experiments were repeated (FIG. 2B). . Furthermore, when treated with 5 μM for 7 days, PrP Sc disappeared completely. A similar anti-prion effect was also observed in GT22L cells persistently infected with scrapie-derived mouse prion 22L, which reduced PrP Sc at 10 μM (FIG. 2C). GN8420 reduced the scrapie type at 10 μM. This indicates that GN8240 is not specific for prion strains. In FIG. 2C, molecular weights (37, 25, 15 kDa) are shown on the right side of the panel. Interestingly, the expression level of PrP C in uninfected GT1-7 was relatively high even in cells treated with GN8420, and PrP C was stabilized to some extent at 10 μM (FIG. 2D). This is this medicine, as shown by computer simulation suggests that to actually stabilize the PrP C.

我々はさらにGN8420がPrPCを直接安定化させるかどうか、調べた。図3Aはリコンビナント・マウス・プリオン蛋白(アミノ酸23−231番、5μM)の熱変性曲線である。へリックス含量を反映する222nmにおける残基平均モル楕円率を温度に対してプロットした。2状態モデル(G. D. Ramsay and M. R. Eftink, Methods Enzymol. 240, 615-645 (1994))を使用すると、転移温度およびエンタルピー変化は、GN8420非存在下(10μM)では[65.3 ± 0.4 °C and 35.0 ± 1.9 kcal/mol] 、存在下では[67.7 ± 0.6 °C and 41.8 ± 2.2 kcal/mol]であった。図3A中、白丸がGN8420存在下での結果であり、黒丸がGN8420非存在下での結果である。興味深いことに、図3Aに見られるように、GN8420非存在下で見られた40℃付近の楕円率の上昇は、GN8420存在下では観測されなかった。楕円率の上昇はへリックス含量の増加を指すので、これは、完全変性に至る前の中間体形成を指すと考えられる。従って、GN8420はPrPCに結合し、中間体形成を抑えることが分かった。これに比し、GN4を含む他の化合物、たとえばGN4は中間体形成を抑制することはなかった。 We further GN8420 is whether to directly stabilize the PrP C, was examined. FIG. 3A is a heat denaturation curve of a recombinant mouse prion protein (amino acids 23-231, 5 μM). Residue average molar ellipticity at 222 nm reflecting the helix content was plotted against temperature. Using the two-state model (GD Ramsay and MR Eftink, Methods Enzymol. 240, 615-645 (1994)), the transition temperature and enthalpy change were [65.3 ± 0.4 ° C and 35.0 ± in the absence of GN8420 (10 μM). 1.9 kcal / mol] and [67.7 ± 0.6 ° C and 41.8 ± 2.2 kcal / mol] in the presence. In FIG. 3A, white circles are the results in the presence of GN8420, and black circles are the results in the absence of GN8420. Interestingly, as seen in FIG. 3A, the increase in ellipticity around 40 ° C. seen in the absence of GN8420 was not observed in the presence of GN8420. Since an increase in ellipticity refers to an increase in helix content, this is thought to refer to intermediate formation prior to full denaturation. Therefore, GN8420 binds to PrP C, was found to suppress the intermediate formation. In contrast, other compounds containing GN4, such as GN4, did not inhibit intermediate formation.

GN8420による中間体抑制効果メカニズムをさらに詳細に理解するため、我々は可動側鎖を用いたPrPC−GN8420複合体の構造最適化を行った。図3Bに見られるように、GN8420はマウスPrPCにおけるA-S2ループとへリックスBの間にあるポケットに特異的に結合する。図3Bに示すようにGN8420は遠く離れた残基を5本の水素結合により、N159(A-S2ループ)とE196(B-Cループ)とを繋いでいる。これに対し、GN4と名づけられたN,N’- (methylenedi-4,1-phenylene)bis(3-methyl-1-piperidinecarboxamideは、PrPSc産生を抑制しなかったが、近接残基(R156,N159,Q160)のみを水素結合で繋いでいることが分かった。図3Cは、GN8420とマウスPrPCとの間の長距離の水素結合を示す。長距離の水素結合は、図中矢印で示された部分である。すなわち、O1(GN8420)-HN(N159)(2.05Å)、O1(GN8420)-Hδ22(N159)(2.53Å)、O1(GN8420)-HN(Q160)(2.43Å)、HO1(GN8420)-Oε1(E196)(2.43Å)である。また、図3Dは、GN4とマウスPrPCとの短距離の水素結合を示す。短距離の水素結合は、図中矢印で示された部分である。すなわち、O2(GN4)-Hε(R156)(2.59Å)、O1(GN4)-HN(N159)(2.13Å)、O1(GN4)-HN(Q160)(2.52Å)である。他の効果の見られなかった化合物も近接残基のみを繋いでいた。このような近距離の水素結合はN端のシートとC端のへリックス間の大きな構造揺らぎを抑制することは出来ないだろう。従ってGN8420がPrP*生成を抑制するのは、遠距離の残期間を水素結合で繋ぐことにより、βシートとC端のへリックス周辺の構造変化を物理的に障害することによると考えられる。これらの知見から、図4に示すように、GN8420はPrPCに結合し、PrP*のポピュレーションを減らし、PrPSc産生を抑制すると考えられる。図4中、PrPC、PrP*、PrPUおよびPrPScは、それぞれ天然型(球状形態)、中間体型、変性型およびスレイピー型を示す。GN8420が、PrPCに結合すると、PrPCのPrP*への構造変換は、βシートおよびへリックスBおよびC周辺のコンフォメーションゆらぎを阻害する。PrP*は、PrPCのPrPScへの変換における中間体構造なので、PrP*群における減少は、PrP*の減少をもたらす。 In order to understand the mechanism of the intermediate inhibitory effect by GN8420 in more detail, we optimized the structure of the PrP C -GN8420 complex using a mobile side chain. As seen in Figure 3B, GN8420 specifically binds the pocket located between the A-S2 helices and loop B in mouse PrP C. As shown in FIG. 3B, GN8420 connects N159 (A-S2 loop) and E196 (BC loop) with five hydrogen bonds at distant residues. In contrast, N, N '-(methylenedi-4,1-phenylene) bis (3-methyl-1-piperidinecarboxamide, named GN4, did not inhibit PrP Sc production, but the neighboring residues (R156, N159, Q160) were found to be linked by hydrogen bonds only, as shown in Fig. 3C, showing long-range hydrogen bonds between GN8420 and mouse PrP C. Long-range hydrogen bonds are indicated by arrows in the figure. O1 (GN8420) -HN (N159) (2.05Å), O1 (GN8420) -Hδ22 (N159) (2.53Å), O1 (GN8420) -HN (Q160) (2.43Å), HO1 (GN8420) -Oε1 (E196) (2.43Å) and Fig. 3D shows the short-range hydrogen bond between GN4 and mouse PrP C. The short-range hydrogen bond is indicated by an arrow in the figure. That is, O2 (GN4) -Hε (R156) (2.59Å), O1 (GN4) -HN (N159) (2.13Å), O1 (GN4) -HN (Q160) (2.52Å) Other compounds that had no effect were also connected only by neighboring residues. Therefore, GN8420 cannot suppress the formation of PrP * by connecting the long-range remaining period with hydrogen bonds and the C-sheet helix. From these findings, GN8420 binds to PrP C , reduces the population of PrP * , and PrP Sc , as shown in FIG. In Fig. 4, PrP C , PrP * , PrP U and PrP Sc show a natural form (spherical form), an intermediate form, a denatured form, and a scrapie form, respectively, and GN8420 binds to PrP C. Then, the structural conversion of PrP C to PrP * inhibits the conformational fluctuations around the β-sheet and helix B and C. Since PrP * is an intermediate structure in the conversion of PrP C to PrP Sc , PrP * The decrease in the group had a decrease in PrP * Russ.

何らかの病気を引き起こす突然変異(S. B. Prusiner, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 207, 1-17 (1996))は、へリックスB及びC上に限られている。C端にあるへリックスBとCは生理的環境下で、熱安定性が低い。注目すべきことに、へリックスCとベータシートの界面付近が著しく不安定であることが観測された。さらにC端のへリックスは感染性に対して必要であり(T. Muramoto, M. Scott, F. E. Cohen, S. B. Prusiner, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93, 15457-15462 (1996))、またN端の疎水性クラスター部分は神経細胞のアポトーシスを引き起こすことが知られている(G. Forloni et al., Nature 362, 543-546 (1993))。従って、C端のへリックスとN端のβシート間の相互作用が、決定的な構造変換過程に関与しているだろう、と考えられる。疎水性クラスターはS2とへリックスBに接触しており、この領域の構造変化は、PrPCからPrPScへの構造変換のスイッチを入れる可能性がある。我々は、PrP分子がミリ秒の遅い揺らぎを行っており、その揺らぎがPrPCからPrP*へ至る経路(K. Kuwata et al., unpublished results)に沿っていることを突き止めた。従って、GN8420が変異遺伝子による異常PrP蓄積に干渉するかどうかは、非常に興味深い問題であろう。 Mutations that cause some disease (SB Prusiner, Curr. Top. Microbiol. Immunol. 207, 1-17 (1996)) are confined to helices B and C. The helices B and C at the C end have low thermal stability under physiological conditions. Notably, it was observed that the vicinity of the interface between helix C and the beta sheet was extremely unstable. Furthermore, a C-terminal helix is necessary for infectivity (T. Muramoto, M. Scott, FE Cohen, SB Prusiner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 15457-15462 (1996)). The N-terminal hydrophobic cluster part is known to cause neuronal apoptosis (G. Forloni et al., Nature 362, 543-546 (1993)). Therefore, it is considered that the interaction between the C-terminal helix and the N-terminal β sheet may be involved in the definitive structural transformation process. The hydrophobic cluster is in contact with S2 and helix B, and structural changes in this region may switch the structural transformation from PrP C to PrP Sc . We have found that the PrP molecule undergoes slow millisecond fluctuations, and that the fluctuation is along the path from PrP C to PrP * (K. Kuwata et al., Unpublished results). Therefore, whether GN8420 interferes with abnormal PrP accumulation by mutated genes would be a very interesting question.

コンゴーレッド(B. Caughey and R. E. Race, J. Neurochem. 59, 768-771 (1992))、アンホテリシンB(A. Mange et al., J. Virol. 74, 3135-3140 (2000))、ペントサンサルフェイト(S. Supattapone et al., J. Virol. 75, 3453-3461 (2000))、などの化合物はプリオンに感染した培養細胞においてスクレイピー型を減少または消失させることが知られているが、これらの化合物の抗プリオン作用の分子メカニズムはよく知られていない。近年、幾つかの独立したグループがインビトロで(D. Peretz et al., Nature. 412, 739-43 (2001),M. Enari, E. Flechsig, C. Weissmann, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98, 9295-9299 (2001))抗プリオン抗体がスクレイピー型形成を阻害することを報告した。最もよく研究されている6H4はへリックスのN端に結合し、細胞表面でPrPCとPrPScとの相互作用を邪魔する(M. Enari, E. Flechsig, C. Weissmann, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98, 9295-9299 (2001))。これに対し、GN8420は、全く異なる作用で抗プリオン作用を発揮する。すなわち、A-S2とB-Cループとを橋渡しすることにより、弱い構造を安定化する。これは、分子内で初期に起きる変化が、PrPの病的構造変化に本質的な役割を果たしていることを証明している。この発見を応用することにより、プリオン病や天然構造の不安定化により生ずるアルツハイマー病のような他のコンフォメーション病の治療薬をデザインすることが可能になるだろう。 Congo Red (B. Caughey and RE Race, J. Neurochem. 59, 768-771 (1992)), Amphotericin B (A. Mange et al., J. Virol. 74, 3135-3140 (2000)), Pentosansal Compounds such as fate (S. Supattapone et al., J. Virol. 75, 3453-3461 (2000)) are known to reduce or eliminate scrapie forms in cultured cells infected with prions. The molecular mechanism of the anti-prion action of these compounds is not well known. Recently, several independent groups have been developed in vitro (D. Peretz et al., Nature. 412, 739-43 (2001), M. Enari, E. Flechsig, C. Weissmann, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 9295-9299 (2001)) reported that anti-prion antibodies inhibit scrapie-type formation. The most studied 6H4 binds to the N-terminus of the helix and interferes with the interaction between PrP C and PrP Sc on the cell surface (M. Enari, E. Flechsig, C. Weissmann, Proc. Natl. Acad Sci. USA 98, 9295-9299 (2001)). On the other hand, GN8420 exerts an anti-prion action with a completely different action. That is, the weak structure is stabilized by bridging A-S2 and the BC loop. This demonstrates that the early changes in the molecule play an essential role in the pathological structural changes of PrP. By applying this discovery, it will be possible to design therapeutics for other conformational diseases such as prion disease and Alzheimer's disease caused by destabilization of the natural structure.

マウスプリオンの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a mouse prion. GN8420の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of GN8420. GN4の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of GN4. 計算機スクリーニングから得られた異なる化合物(GN3、GN5、GN6、GN7、GN4およびGN8420)のGTFK-1細胞に対する効果を示す図である。72時間GN8420によって処理された細胞は、PrPScの著明な減少を示す。It is a figure which shows the effect with respect to the GT FK-1 cell of the different compounds (GN3, GN5, GN6, GN7, GN4, and GN8420) obtained from the computer screening. Cells treated with GN8420 for 72 hours show a marked decrease in PrP Sc . GSS由来のマウス適合プリオンに感染したGTFK-1細胞に対するGN8420の用量依存性効果を示す図である。FIG. 2 shows the dose-dependent effect of GN8420 on GT FK-1 cells infected with GSS-derived mouse-matched prions. スクレイピー由来のマウスプリオン22Lに感染したGT22L細胞に対するGN8420の用量依存性効果を示す図である。It is a figure which shows the dose dependence effect of GN8420 with respect to GT22L cell infected with scrapie origin mouse | mouth prion 22L. プリオンに感染していないGT1-7に対するGN8420の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of GN8420 with respect to GT1-7 which is not infected with prion. GN8420(10μM)存在下または非存在下におけるマウス・リコンビナント・プリオンの熱変性曲線を示す図である。It is a figure which shows the heat denaturation curve of a mouse | mouth recombinant prion in presence or absence of GN8420 (10 micromol). PrPCとGN8420複合体構造を示す図である。It is a diagram illustrating a PrP C and GN8420 composite structure. PrPCとGN8420複合体構造において長距離の水素結合を示した図である。長距離の水素結合は、図中矢印で示された部分である。It is a diagram showing a long-distance hydrogen bonds in PrP C and GN8420 composite structure. Long-range hydrogen bonds are indicated by arrows in the figure. PrPCとGN8420複合体構造において短距離の水素結合を示した図である。短距離の水素結合は、図中矢印で示された部分である。It is a diagram showing a short-range hydrogen bonds in PrP C and GN8420 composite structure. The short-range hydrogen bond is the part indicated by the arrow in the figure. GN8420がPrPSc生成を抑制するメカニズムを示す図である。GN8420がPrPCに結合すると、PrPCにおけるベータシートとへリックスB,C周辺の構造揺らぎが強く抑制され、中間体、PrP*への構造変換が抑制される。これが結果的にPrPScのポピュレーションの減少に繋がる。It is a figure which shows the mechanism in which GN8420 suppresses PrP Sc production | generation. When GN8420 binds to PrP C, helix B to beta sheet in PrP C, structure fluctuations around the C is strongly suppressed, intermediate, structural transformation to PrP * is suppressed. This results in a decrease in the population of PrP Sc .

Claims (10)

正常型プリオンタンパク質(PrPC)の結合ポケットに結合し、フォールディング中間体プリオンタンパク質(PrP*)の生成を抑制することにより、正常型プリオンが感染型プリオンに変換されるのを抑制する化合物。 A compound that binds to the binding pocket of normal prion protein (PrP C ) and suppresses the production of folding intermediate prion protein (PrP * ), thereby suppressing the conversion of normal prion to infectious prion. 結合ポケットが、正常型プリオンタンパク質(PrPC)のA-S2ループとヘリックスBのC端側との間に存在する、請求項1記載の化合物。 The compound according to claim 1, wherein the binding pocket is present between the A-S2 loop of normal prion protein (PrP C ) and the C-terminal side of helix B. 一般式(I)
Figure 2005120002
(ここで、R1、R2、R3およびR4は独立にH、または炭化水素基である)
で表される請求項1または2に記載の化合物。
Formula (I)
Figure 2005120002
(Where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently H or a hydrocarbon group)
The compound of Claim 1 or 2 represented by these.
2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)
-benzyl]-phenyl]-acetamideまたはその誘導体である請求項3記載の化合物。
2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl-acetylamino)
The compound according to claim 3, which is -benzyl] -phenyl] -acetamide or a derivative thereof.
請求項1から4のいずれか1項に記載の化合物を有効成分として含むプリオンタンパク質構造変換抑制剤。   A prion protein structure conversion inhibitor comprising the compound according to any one of claims 1 to 4 as an active ingredient. 請求項1から4のいずれか1項に記載の化合物を有効成分として含むプリオン病の予防または治療剤。   A preventive or therapeutic agent for prion diseases comprising the compound according to any one of claims 1 to 4 as an active ingredient. プリオン病が、羊のスクレイピー、ウシ海綿状脳症、クロイツフェルト・ヤコブ病、GSS、FFI、クールーおよび変異型ヤコブ病からなる群から選択される請求項6記載のプリオン病の予防または治療剤。   The preventive or therapeutic agent for prion disease according to claim 6, wherein the prion disease is selected from the group consisting of sheep scrapie, bovine spongiform encephalopathy, Creutzfeldt-Jakob disease, GSS, FFI, Kuru and mutant Jacob disease. 請求項1から4のいずれか1項に記載の化合物を調製し、該化合物を正常型プリオンタンパク質に接触させることを含む、正常型プリオンが感染型プリオンに変換されるのを抑制する方法。   A method for suppressing the conversion of a normal prion to an infectious prion, comprising preparing the compound according to any one of claims 1 to 4 and contacting the compound with a normal prion protein. ドッキングシミュレーション用ソフトウェアを動作可能に有するコンピューターであって、正常型プリオンの3次元立体構造を記憶媒体に格納したコンピューターに候補化合物の3次元立体構造を入力する工程、およびコンピューター上で正常型プリオンと前期候補化合物のドッキングシミュレーションを行う工程を含む、プリオンタンパク質の構造変換を抑制し得る化合物のスクリーニング方法。   A computer having docking simulation software operable, a step of inputting a three-dimensional structure of a candidate compound into a computer storing a three-dimensional structure of a normal prion in a storage medium, and a normal prion on the computer A screening method for a compound capable of suppressing the structural transformation of a prion protein, comprising a step of performing docking simulation of a candidate compound in the previous period. 候補化合物が、2-pyrrolidin-1-yl-N-[4-[4-(2-pyrrolidin-1-yl
-acetylamino)-benzyl]-phenyl]-acetamideの誘導体である、請求項9記載のプリオンタンパク質の構造変換を抑制し得る化合物のスクリーニング方法。
Candidate compound is 2-pyrrolidin-1-yl-N- [4- [4- (2-pyrrolidin-1-yl
The screening method of the compound which can suppress the structural conversion of the prion protein of Claim 9 which is a derivative of -acetylamino) -benzyl] -phenyl] -acetamide.
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