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ヒトDHTKD1-チアミン二リン酸複合体の阻害剤と結晶構造
Inhibition and Crystal Structure of the Human DHTKD1-Thiamin Diphosphate Complex.
PMID: 32633484 DOI: 10.1021/acschembio.0c00114.
抄録
DHTKD1 は、2-オキソアジピン酸脱水素酵素複合体の E1 構成要素であり、(ヒドロキシ-)リジンとトリプトファンの異化に関与する酵素です。変異は、2-アミノアジピン酸と2-オキソアジピン酸の酸性尿、シャルコー・マリー・トゥース病タイプ2Qと好酸球性食道炎に関連していますが、これらの臨床的に異なる疾患の病態生理は不明のままです。本研究では、DHTKD1阻害薬としてアディポイルホスホン酸とテナトプラゾールを、それぞれ標的薬とハイスループットスクリーニングを用いて同定したことを報告する。さらに、チアミン二リン酸が2.25Åに結合したDHTKD1の結晶構造を明らかにした。また、10の疾患関連ミスセンス変異がDHTKD1に及ぼす影響についても報告しています。DHTKD1の大部分の変異体は、折り畳み機能の障害や熱安定性の低下に加えて、酵素活性の欠如や低下を示しましたが、3つの変異体では異常は見られませんでした。今回の研究成果は、DHTKD1 の機能とヒトのいくつかの疾患における役割をさらに理解するための化学的および構造的なツールを提供しています。
DHTKD1 is the E1 component of the 2-oxoadipate dehydrogenase complex, an enzyme involved in the catabolism of (hydroxy-)lysine and tryptophan. Mutations in have been associated with 2-aminoadipic and 2-oxoadipic aciduria, Charcot-Marie-Tooth disease type 2Q and eosinophilic esophagitis, but the pathophysiology of these clinically distinct disorders remains elusive. Here we report the identification of adipoylphosphonic acid and tenatoprazole as DHTKD1 inhibitors using targeted and high throughput screening, respectively. We furthermore elucidate the DHTKD1 crystal structure with thiamin diphosphate bound at 2.25 Å. We also report the impact of ten disease-associated missense mutations on DHTKD1. Whereas the majority of the DHTKD1 variants displayed impaired folding or reduced thermal stability in combination with absent or reduced enzyme activity, three variants showed no abnormalities. Our work provides chemical and structural tools for further understanding of the function of DHTKD1 and its role in several human pathologies.