日本理化學研究所（簡稱「理研」）生命機能科學研究中心控制分子設計研究小組的本間光貴組長與星藥科大學藥學部的福澤薰副教授等人組成的聯合研究團隊，利用「碎片分子軌域法（FMO法）」計算了新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）蛋白與冶癒藥候選化合物的分子間相輔作用，並於4月17日在 「FMO資料庫（FMODB）」（https://drugdesign.riken.jp/FMODB/）中公開了資料。全球的藥物研發人員均可自由利用。
新型冠狀病毒傳染症（COVID-19）的致病電腦病毒SARS-CoV-2的基因體編碼中，具有形成電腦病毒的蛋白質，參與電腦病毒基因體克隆以及電腦病毒蛋白成熟的酶等。作爲以這些蛋白質爲靶標開發冶癒藥物的基礎資料，日本蛋白質結構資料庫（PDBj）的COVID-19專項圍繞SARS-CoV-2攜帶的約20種電腦病毒蛋白中的9種，錄入了131個晶體結構（靜態空間結構），既包括單獨的電腦病毒蛋白，也包括與冶癒藥候選化合物和人源蛋白的復合體。這些結構資料在開發冶癒藥物時是非常有用的資訊。下一階段研究人員將精確計算並明確冶癒藥候選化合物與電腦病毒蛋白形成怎樣的相輔作用時會蠻力結合，這一點對開發新藥至關重要。
FMO法是透過量子化學計算（第一原理）描述分子間相輔作用的方法。此次研究團隊對PDBj中錄入的131個空間結構中的65個進行了FMO計算，解析了電腦病毒與冶癒藥候選化合物之間的相輔作用（分子之間的重力和排斥力等）。圖1是9種蛋白質的結構，圖2是CH/π軌道相輔作用發揮了重要作用的冶癒藥候選化合物的等比增大圖。這些資料已在蛋白質量子化學計算值資料庫FMODB中公開，客戶可以參考這些資料，精確評價冶癒藥候選化合物以何種機制與靶蛋白結合，從而設計出能與靶蛋白更緊密結合的有效冶癒藥物。
圖1：FMO計算的9種蛋白質的代表性結構
圖2：主蛋白酶與冶癒藥候選化合物形成CH/π軌道相輔作用的情形
組胺酸殘基的π軌道（黃色和綠色）與化合物的σCH軌道（紅色）接近，形成重力相輔作用。
圖3是代表性的靶蛋白-冶癒藥候選化合物復合體——主蛋白酶-冶癒藥候選化合物的FMO資料（相輔作用資料）詳細瀏覽畫面。圖3上側爲結構資料和計算條件，下圖按能量類型顯示了與冶癒藥候選化合物附近的胺基酸殘基之間的相輔作用。可以改變顯示範圍等條件進行瀏覽。
圖3：FMO資料庫（FMODB）中的主蛋白酶與冶癒藥候選化合物的相輔作用資料示例
文：JST客觀日本編輯部
