초록 ▼

1) PDE4 억제제 약 800여종의 화합물들에 대한 IC50 효소 억제능 평가를 수행하여, sub-nM
IC50를 보이는 화합물들을 다수 발굴하였다.
2) PDE4 억제제와의 복합체 X-ray 결정화 연구를 통하여, 20여종 이상의 복합체 구조를 규명
하여, 최적화 연구에 대한 아이디어를 제공함과 동시에 디자인된 화합물들의 결합 모드를
검증 할 수 있었다.
3) cathepsinB 억제제 약 200 여종의 화합물들에 대한 IC50 효소 억제능 평가를 수행하고, 단
단위 nM의 화합물들을 다수 발굴하

1) PDE4 억제제 약 800여종의 화합물들에 대한 IC50 효소 억제능 평가를 수행하여, sub-nM
IC50를 보이는 화합물들을 다수 발굴하였다.
2) PDE4 억제제와의 복합체 X-ray 결정화 연구를 통하여, 20여종 이상의 복합체 구조를 규명
하여, 최적화 연구에 대한 아이디어를 제공함과 동시에 디자인된 화합물들의 결합 모드를
검증 할 수 있었다.
3) cathepsinB 억제제 약 200 여종의 화합물들에 대한 IC50 효소 억제능 평가를 수행하고, 단
단위 nM의 화합물들을 다수 발굴하였다. 또한 cathepsin B, L, S & K에 대한 선택성 실험
을 위하여 약 200 여종의 화합물에 대한 각 enzyme의 IC50 효소 억제 평가를 수행하여
수백 배~ 수천 배의 선택성을 보이는 화합물들을 발굴하였다.
4) 정제 후 activation시킨 cathepsin B를 여러 결정화 조건에서 스크리닝을 수행하여, 침상 및
판상 크리스탈 결정을 확보하였다. 분석 결과 복합체 구조가 아닌 단백질의 apo form 구
조로 확인 되었다.
5) Cathepsin B, L, S, K 및 PDE3, 4, 5, 7, 9, 10의 단백질들을 발현 정제하여, 활성 평가 및
선택성 연구, 구조연구 등에 활용하였다.
6) 각 cathepsin 및 PDE 단백질 발현 정제 시스템, 구조연구, 활성 평가 등 후보물질 창출 연
구지원 체계를 구축하였다.
7) 재조합 LBP 단백질을 baculovirus를 이용하여 대량생산 한 후 정제하였다. 결정화된 LBP
로부터 2.7 Å x-ray 회절데이터를 확보하였고, molecular replacement 방법으로 분자 구조
를 규명하였다.

Abstract ▼

At post-genomic era, many potential drug targets are identified at tremendously
fast speed. These potential drug targets are now changing the way of drug
discovery and requiring new technologies to speed up the discovery process.
Rational ligand discovery based on protein structure is emerg

At post-genomic era, many potential drug targets are identified at tremendously
fast speed. These potential drug targets are now changing the way of drug
discovery and requiring new technologies to speed up the discovery process.
Rational ligand discovery based on protein structure is emerging as a promising
technology for faster drug discovery because it can help researchers design drug
leads efficiently. Exploiting technological improvements in X-ray crystallography and
NMR spectroscopy, as well as the use of powerful computers, our research
proposal aims rapid- and rational- drug discovery in an industrial manner.
To discover PDE4 inhibitors by rational structure-based drug design, we have
determined the three-dimensional structures of PDE4 with its inhibitors bound to
the active site. Lead generation by the integrative technologies including virtual
screening, focused library generation, binding experiment using NMR, and de novo
design. After obtaining several lead compounds, we performed the optimization
by medicinal chemistry with parallel and/or combinatorial synthesis, exploiting
X-ray structure based SAR study and chemoinformatics. Analyses of
physicochemical properties of the inhibitors lead us to make more soluble and
permeable compounds with improved bioavailability. We have obtained novel and
potent inhibitors with good efficacy confirmed by animal study. The parameters
related with emesis side effect were greatly improved in comparision with
rolipram and cilomilast. Validations of the lead compounds were performed and
the results so far are very promising. We are exploiting this methodology for the
drug discovery programs targeting cathepsin B.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서초록...2
• 요약문...3
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제1장 연구개발과제의 개요...10
• 제1절 연구개발의 목적...10
• 제2절 연구개발의 필요성...12
• 제2장 국내외 기술개발 현황...17
• 1. 선진국의 경우...17
• 2. 국내의 경우...18
• 3. 당해 연구기관의 연구 내용...18
• 4. 현기술상태의 취약성...19
• 5. 앞으로의 전망...19
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...21
• 제1절 이론적, 실험적 접근방법 (연구개발 방법론)...21
• 제2절 연구 세부 내용 및 결과...29
• 1. 초기 신약 발굴 연구...29
• 가. PDE4d 억제제 후보 물질 발굴 관련 연구...29
• (1) 질환 단백질 대량 발현 및 정제 연구...29
• (2) 구조 기반 최적화 연구 및 억제제 활성 평가...31
• (3) PDE4d-리간드 복합체 구조 연구...33
• (4) PDE4 subtype 간의 selectivity 연구...36
• (5) PDE isoenzyme 들의 활성 평가 연구...43
• 나. CathepsinB 억제제 선도 물질 발굴 관련 연구...45
• (1) 질환 단백질 대량 발현 및 정제 연구...45
• (2) CathepsinB 억제제의 selectivity 평가를 위한 단백질 발현 및 정제...49
• (3) CathepsinB 억제제 효과 평가...51
• (4) CathepsinB 복합체 구조 연구...53
• (5) Cathepsin isoenzyme들에 대한 활성 평가 시스템 구축...54
• (6) Cathepsin isoenzyme들에 대한 selectivity 연구...55
• 2. 후보물질 창출과제 지원...60
• 3. 신규 질환 표적 단백질의 3차원 구조 규명 및 복합체 구조 연구...62
• 가. LPS 수용체 LBP의 결정구조 규명 연구...62
• (1) LBP 단백질 결정화...62
• (2) LBP 결정 구조 규명...62
• (3) CD14-억제제 복합체 형성 확인...63
• (4) CD14-억제제 복합체 결정화...63
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...64
• 제1절 단계 및 연차별 연구개발 목표 및 달성내용...64
• 제2절 관련분야 기여도...70
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...72
• 제1절 연구개발을 통해 파생된 성과...72
• 제2절 연구개발성과의 실용화...74
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...76
• 제7장 참고문헌...84