オルムチニブとヒトα-1酸性糖タンパク質との相互作用メカニズムの解明：分光学的および分子モデリング研究からの知見

Elucidation of the interaction mechanism of olmutinib with human α-1 acid glycoprotein: insights from spectroscopic and molecular modeling studies.

抄録

第三世代のチロシンキナーゼ阻害剤であるオルムチニブは、非小細胞肺がん（NSCLC）の治療に応用されている。本研究の目的は、オルムチニブと重要なキャリアタンパク質であるヒトα-1酸性糖タンパク質（HAG）との相互作用メカニズムを、マルチスペクトロスコピーおよび分子シミュレーション技術によって解明することである。蛍光スペクトルの結果、このキャリアタンパク質の蛍光は静的消光モードでオルムチニブによって消光されることが確認され、この抗がん剤はHAGに対して中程度の結合親和性を有することがわかった。熱力学的解析、ANSやスクロースとの置換相互作用、計算機シミュレーションの結果から、水素結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力がオルムチニブとHAGの複合化過程に関与していることが示された。紫外可視分光法、3次元蛍光分光法、同期蛍光分光法の結果から、抗がん剤オルムチニブを結合させると、Trp残基周辺の微小環境が変化することが証明された。また、円偏光二色性スペクトルの結果は、担体タンパク質のコンフォメーション変化を裏付けるものであった。また、オルムチニブはHAGの疎水性キャビティに好ましく結合し、両者の結合距離は2.21nmであった。さらに、Zn、Ca、Ni、Cuのような金属イオンの存在は、オルムチニブとHAGの複合体形成過程にある程度の影響を及ぼすことがわかった。

Olmutinib, the third-generation tyrosine kinase inhibitor, is applied in treating non-small cell lung cancer (NSCLC). The aim of this study is to elucidate the interaction mechanism of olmutinib with human α-1 acid glycoprotein (HAG), an important carrier protein, by mean of multi-spectroscopic and molecular simulation techniques. Fluorescence spectral results confirmed that the fluorescence of this carrier protein can be quenched by olmutinib in the static quenching mode, and this anticancer drug possesses a moderate binding affinity on HAG. The evidence from thermodynamic analysis, replacement interaction with ANS and sucrose, and computational simulation results showed that hydrogen bonding, hydrophobic interactions, and van der Waals forces involved the olmutinib-HAG complexation process. The results from UV-vis, 3D fluorescence and synchronous fluorescence spectroscopy proved that binding anticancer drug olmutinib caused the alteration in the microenvironment around Trp residues. And, circular dichroism spectral results provided the support for the conformational alterations in the carrier protein. The data also proved that olmutinib preferably bound to the hydrophobic cavity of HAG and the binding distance between the two was 2.21 nm. In addition, it can be found that the presence of some metal ions such as Zn, Ca, Ni and Cu would exert a certain extent effect on the olmutinib-HAG complexation process.Communicated by Ramaswamy H. Sarma.