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COVID-19 治療薬開発イベント | Main protease 結合化合物探索

diamond | Coronavirus Science

Diamond Light Source (英国国立シンクロトロン施設) 主催の COVID-19 治療薬開発イベント 日本語訳

Main protease structure and XChem fragment screen

要約

COVID-19 と闘うための世界的な取り組みに貢献すべく、Diamond は COVID-19 の創薬標的である SARS-CoV-2 メインプロテアーゼ (Mpro) の立体構造を高解像度で解くことに 成功 (PDB ID: 6YB7) し、フラグメントスクリーニング部門 XChem (X-ray structure-accelerated, synthesis-aligned fragment medicinal chemistry) にて大規模な結晶学的フラグメントスクリーンを完了した(詳細後述)。データは PDB に登録されているが、我々はここのページでも結果を即座に世界に向けて 公開 し、現在進行中の更なる作業についてのアップデートを継続的にここに投稿する。

この仕事は、驚きの速さで Mpro と共有結合性阻害剤との複合体の結晶構造(分解能 2.16 Å)を解き今年1月にリリースされた Zihe Rao 教授らの成果(6LU7, 論文, 解説)に乗っかったものである。そこで我々は、既報に基づき SARS のメインプロテアーゼ (Xue et al 2007) について合成遺伝子を発注して全長のタンパク質をクローニングし、リガンド無しの酵素の結晶を作った。ビームライン I04-1 にて高分解能 (1.25 Å) の回折(阻害剤との複合体とは異なる空間群)が得られ、早急に構造決定・精密化を行った。特筆すべきことに、活性部位には空隙があって溶媒露出しており、フラグメントスクリーニングに最適な対象であった。

多数の結晶を成長させ、ソーキング条件を最適化し、ソーキングして回収した第一陣の結晶 600 個全てをビームライン I04-1 でデータ収集するという一連の流れを 72 時間以内で完了した。この最初の実験で得られたヒット化合物およびその他詳細については、3月6日にプレリリースされた。

3/17 (火) には、全 1500 の結晶実験から得られた 58 の活性部位結合フラグメント(共有結合性および非共有結合性のものを含む)についての結果を公式にリリースした。引き続きデータを再処理して解析を加え、3/24 には追加の 13 構造をリリースし、最終的に活性部位結合フラグメントは 66 個となった。うち、44 個は共有結合性であった(全時系列, ダウンロードページ)。これは格別に大規模なスクリーニングで、格別に豊富な情報量を含んでおり、フラグメントの growing と merging に取り組む上で充分な機会を与えるものである。

我々は既に内部で計算に基づいてフォローアップ化合物の設計に着手している。また、データを最大限に活用して臨床的インパクトに至る可能な限り最短のルートを緊急に確立すべく、完全にオープンなクラウドソーシングおよびクラウドファンディングのイニシアチブを立ち上げようと、外部でも力を結集している。共に闘おう、詳細は こちら

XChem fragment screen

スクリーニング対象としては3つのフラグメントライブラリを用いた: 1) poised library、2) 我々が有するプローブ用コレクション(主に FragLitesMiniFrags)、3) Weizmann 科学研究所で質量分析によってプレスクリーニングされた electrophile library

興味深い 68 個のヒットが得られた。データおよび詳細は こちら、インタラクティブな可視化サイトは こちら

  • 活性部位に位置する非共有結合性ヒット 22 個
  • 活性部位に位置する共有結合性ヒット 44 個
  • 二量体の接面に位置するヒット 2 個、計算上のホットスポットに位置するヒット 1 個

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