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タイトルDeep learning driven de novo drug design based on gastric proton pump structures.
ジャーナル・号・ページCommun Biol, Vol. 6, Issue 1, Page 956, Year 2023
掲載日2023年9月19日
著者Kazuhiro Abe / Mami Ozako / Miki Inukai / Yoe Matsuyuki / Shinnosuke Kitayama / Chisato Kanai / Chiaki Nagai / Chai C Gopalasingam / Christoph Gerle / Hideki Shigematsu / Nariyoshi Umekubo / Satoshi Yokoshima / Atsushi Yoshimori /
PubMed 要旨Existing drugs often suffer in their effectiveness due to detrimental side effects, low binding affinity or pharmacokinetic problems. This may be overcome by the development of distinct compounds. ...Existing drugs often suffer in their effectiveness due to detrimental side effects, low binding affinity or pharmacokinetic problems. This may be overcome by the development of distinct compounds. Here, we exploit the rich structural basis of drug-bound gastric proton pump to develop compounds with strong inhibitory potency, employing a combinatorial approach utilizing deep generative models for de novo drug design with organic synthesis and cryo-EM structural analysis. Candidate compounds that satisfy pharmacophores defined in the drug-bound proton pump structures, were designed in silico utilizing our deep generative models, a workflow termed Deep Quartet. Several candidates were synthesized and screened according to their inhibition potencies in vitro, and their binding poses were in turn identified by cryo-EM. Structures reaching up to 2.10 Å resolution allowed us to evaluate and re-design compound structures, heralding the most potent compound in this study, DQ-18 (N-methyl-4-((2-(benzyloxy)-5-chlorobenzyl)oxy)benzylamine), which shows a K value of 47.6 nM. Further high-resolution cryo-EM analysis at 2.08 Å resolution unambiguously determined the DQ-18 binding pose. Our integrated approach offers a framework for structure-based de novo drug development based on the desired pharmacophores within the protein structure.
リンクCommun Biol / PubMed:37726448 / PubMed Central
手法EM (単粒子)
解像度2.08 - 2.26 Å
構造データ

35500

8ijv

EMDB-35500, PDB-8ijv:
Cryo-EM structure of the gastric proton pump with bound DQ-02
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.1 Å

35501

8ijw

EMDB-35501, PDB-8ijw:
Cryo-EM structure of the gastric proton pump with bound DQ-06
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.19 Å

35502

8ijx

EMDB-35502, PDB-8ijx:
Cryo-EM structure of the gastric proton pump with bound DQ-18
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.08 Å

36424

8jmn

EMDB-36424, PDB-8jmn:
Cryo-EM structure of the gastric proton pump with bound DQ-21
手法: EM (単粒子) / 解像度: 2.26 Å

化合物

ChemComp-PCW:
1,2-DIOLEOYL-SN-GLYCERO-3-PHOSPHOCHOLINE / O-(1-O,2-O-ジオレオイル-L-グリセロ-3-ホスホ)コリン / DOPC, リン脂質*YM

ChemComp-MG:
Unknown entry / マグネシウムジカチオン

ChemComp-PWI:
4-[[5-chloranyl-2-(4-chlorophenyl)phenyl]methoxy]-N-methyl-but-2-yn-1-amine

ChemComp-NAG:
2-acetamido-2-deoxy-beta-D-glucopyranose / N-アセチル-β-D-グルコサミン

ChemComp-CLR:
CHOLESTEROL / コレステロ-ル

ChemComp-HOH:
WATER

ChemComp-PXR:
N-methyl-1-[4-[(2-phenylmethoxycyclohexa-1,3-dien-1-yl)methoxy]cyclohexa-1,3-dien-1-yl]methanamine

ChemComp-PZ0:
1-[4-[(5-chloranyl-2-phenylmethoxy-phenyl)methoxy]phenyl]-N-methyl-methanamine

ChemComp-UOU:
1-[4-[[2-[(4-chlorophenyl)methoxy]phenyl]methoxy]phenyl]-N-methyl-methanamine

由来
  • sus scrofa (ブタ)
キーワードMEMBRANE PROTEIN / P-type ATPase / P2-type ATPase / proton pump / gastric

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万見文献について

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お知らせ

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2022年2月9日: EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

EMDBエントリの付随情報ファイルのフォーマットが新しくなりました

  • EMDBのヘッダファイルのバージョン3が、公式のフォーマットとなりました。
  • これまでは公式だったバージョン1.9は、アーカイブから削除されます。

関連情報:EMDBヘッダ

外部リンク:wwPDBはEMDBデータモデルのバージョン3へ移行します

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2020年8月12日: 新型コロナ情報

新型コロナ情報

URL: https://pdbj.org/emnavi/covid19.php

新ページ: EM Navigatorに新型コロナウイルスの特設ページを開設しました。

関連情報:Covid-19情報 / 2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

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2020年3月5日: 新型コロナウイルスの構造データ

新型コロナウイルスの構造データ

関連情報:万見生物種 / 2020年8月12日: 新型コロナ情報

外部リンク:COVID-19特集ページ - PDBj / 今月の分子2020年2月：コロナウイルスプロテーアーゼ

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2019年1月31日: EMDBのIDの桁数の変更

EMDBのIDの桁数の変更

  • EMDBエントリに付与されているアクセスコード(EMDB-ID)は4桁の数字(例、EMD-1234)でしたが、間もなく枯渇します。これまでの4桁のID番号は4桁のまま変更されませんが、4桁の数字を使い切った後に発行されるIDは5桁以上の数字(例、EMD-12345)になります。5桁のIDは2019年の春頃から発行される見通しです。
  • EM Navigator/万見では、接頭語「EMD-」は省略されています。

関連情報:Q: 「EMD」とは何ですか？ / 万見/EM NavigatorにおけるID/アクセスコードの表記

外部リンク:EMDB Accession Codes are Changing Soon! / PDBjへお問い合わせ

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2017年7月12日: PDB大規模アップデート

PDB大規模アップデート

  • 新バージョンのPDBx/mmCIF辞書形式に基づくデータがリリースされました。
  • 今回の更新はバージョン番号が4から5になる大規模なもので、全エントリデータの書き換えが行われる「Remediation」というアップデートに該当します。
  • このバージョンアップで、電子顕微鏡の実験手法に関する多くの項目の書式が改定されました(例：em_softwareなど)。
  • EM NavigatorとYorodumiでも、この改定に基づいた表示内容になります。

外部リンク:wwPDB Remediation / OneDepデータ基準に準拠した、より強化された内容のモデル構造ファイルが、PDBアーカイブで公開されました。

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関連情報:EMDB / PDB / SASBDB / 万見 (Yorodumi) / EMN文献 / 新しいEM Navigatorと万見の変更点

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