トリコスタチンAから作られた強力なヒストン脱アセチルゼ阻害剤およびトラポキシンを含む環状テトラペプチド抗生物質

トリコスタチンA（TSA）およびトラポキシン（TPX）は、ヒストン脱アセチラーゼ（HDAC）の強力な阻害剤です。TSAは、そのヒドロキサミン酸グループを介して活性サイトポケットに亜鉛イオンをキレート化することにより、触媒反応をブロックすることが提案されています。一方、エポキシケトンは、酵素をアルキル化できるTPXの官能基であることが示唆されています。エポキシトンの代わりにヒドロキサム酸を含む新しいTPXアナログを合成しました。ハイブリッド化合物環状ヒドロキサミン酸含有ペプチド（CHAP）1は、低ナノモル濃度でHDAC1を阻害しました。TPXによる不可逆的な阻害とは対照的に、Chap1によるHDAC1阻害はTSAのように可逆的でした。脂肪族鎖の長さがアセチル化されたリジンの鎖の長さに対応しているチャップは、他の長さの脂肪鎖の長さに対応していました。これらの結果は、TPXが基質模倣物であり、エポキシトンをヒドロキサミン酸に置き換えると、TPXがTSAのような亜鉛をキレート化する阻害剤に変換したことを示唆しています。興味深いことに、HDAC6またはHDAC4ではなくHDAC6はTPXおよびCHAP1に対して耐性がありましたが、TSAはこれらのHDACを同様に阻害しました。HDAC6がTPXによってアルキル化されていないため、おそらく高濃度でのTPXによるHDAC6阻害は可逆的でした。さらに、エポキシトンを含むすべての既知の天然に発生する環状テトラペプチドの対応物を合成しました。HDAC1は、HDAC6よりもはるかにこれらすべてのCHAPに非常に敏感であり、環状テトラペプチドフレームワークの構造が標的酵素特異性に影響することを示しています。これらの結果は、CHAPがアイソフォーム特異的HDAC阻害剤を開発するためのユニークなリードであることを示唆しています。

Trichostatin A (TSA) and trapoxin (TPX) are potent inhibitors of histone deacetylases (HDACs). TSA is proposed to block the catalytic reaction by chelating a zinc ion in the active-site pocket through its hydroxamic acid group. On the other hand, the epoxyketone is suggested to be the functional group of TPX capable of alkylating the enzyme. We synthesized a novel TPX analogue containing a hydroxamic acid instead of the epoxyketone. The hybrid compound cyclic hydroxamic acid-containing peptide (CHAP) 1 inhibited HDAC1 at low nanomolar concentrations. The HDAC1 inhibition by CHAP1 was reversible as it was by TSA, in contrast to the irreversible inhibition by TPX. CHAP with an aliphatic chain length of five, which corresponded to that of acetylated lysine, was stronger than those with other lengths. These results suggest that TPX is a substrate mimic and that the replacement of the epoxyketone with the hydroxamic acid converted TPX to an inhibitor chelating the zinc like TSA. Interestingly, HDAC6, but not HDAC1 or HDAC4, was resistant to TPX and CHAP1, whereas TSA inhibited these HDACs to a similar extent. HDAC6 inhibition by TPX at a high concentration was reversible, probably because HDAC6 is not alkylated by TPX. We further synthesized the counterparts of all known naturally occurring cyclic tetrapeptides containing the epoxyketone. HDAC1 was highly sensitive to all these CHAPs much more than HDAC6, indicating that the structure of the cyclic tetrapeptide framework affects the target enzyme specificity. These results suggest that CHAP is a unique lead to develop isoform-specific HDAC inhibitors.