抗菌ペプチドの膜中での構造変化と相互作用の解析

• 研究課題/領域番号: 26440072
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 相沢 智康 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (40333596)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: ペプチド / 抗菌ペプチド / 遺伝子組換え / NMR / LPS / 大腸菌 / 酵母 / 微生物 / 抗菌

研究成果の概要

微生物に対して抗菌活性を持つペプチド性の分子である抗菌ペプチドは、幅広い動物や植物の自然免疫の主要な因子の１つとして生体防御において重要な役割を担っている。抗菌ペプチドの抗菌活性発現機構は、微生物の膜構造の破壊が主要とされるが、その詳細には未知の点が多く残されている。本研究では、毒性や分解のために困難がある抗菌ペプチドの遺伝子組換え発現系の検討を進め、効率的な安定同位体標識試料の調製法を確立することにより、NMR法を活用した抗菌ペプチドと膜との相互作用解析の技術確立を進めた。安定同位体標識抗菌ペプチドを用いることで、グラム陰性菌の外膜を構成するLPSとの相互作用を明確に解析することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] カルガリー大学(カナダ)
• [国際共同研究] パスツール研究所(フランス)
• [国際共同研究] カルガリー大学(カナダ)
• [雑誌論文] Overexpression of Antimicrobial, Anticancer, and Transmembrane Peptides in Escherichia coli through a Calmodulin-Peptide Fusion System. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Nguyen LT, Gopal R, Aizawa T, Vogel HJ.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc 巻: 138 ページ: 11318-26
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Expression, purification and characterization of the recombinant cysteine-rich antimicrobial peptide snakin-1 in Pichia pastoris. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuddus MR, Rumi F, Tsutsumi M, Takahashi R, Yamano M, Kamiya M, Kikukawa T, Demura M, Aizawa T.
  • 雑誌名: Protein Expr Purif. 巻: 122 ページ: 15-22
  • DOI: 10.1016/j.pep.2016.02.002
  • NAID: 120006219912
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lipopolysaccharide-bound structure of the antimicrobial peptide cecropin P1 determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Baek MH, Kamiya M, Kushibiki T, Nakazumi T, Tomisawa S, Abe C, Kumaki Y, Kikukawa T, Demura M, Kawano K, Aizawa T.
  • 雑誌名: J Pept Sci. 巻: 22 号: 4 ページ: 214-221
  • DOI: 10.1002/psc.2865
  • NAID: 120005981524
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient production of a correctly folded mouse α-defensin, cryptdin-4, by refolding during inclusion body solubilization. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomisawa S, Sato Y, Kamiya M, Kumaki Y, Kikukawa T, Kawano K, Demura M, Nakamura K, Ayabe T, Aizawa T.
  • 雑誌名: Protein Expr Purif. 巻: 112 ページ: 21-28
  • DOI: 10.1016/j.pep.2015.04.007
  • NAID: 120005820696
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mutation analysis of cryptdin-4, antimicrobial peptide from mouse (2017)
  • 著者名/発表者名: Rina HIRAMINE, Hiroyuki KUMETA, Yasuhiro KUMAKI, Takashi KIKUKAWA, Makoto DEMURA, Kiminori NAKAMURA, Tokiyoshi AYABE, Tomoyasu AIZAWA
  • 学会等名: The 2017 Annual Meeting of the Japan Society for Biosciene, Biotechnology
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Expression, purification and characterization of the recombinant cysteine-rich antimicrobial peptide snakin-1 derived from potato (2017)
  • 著者名/発表者名: Megumi Yamano, MD Ruhul Kuddus, Farhana Rumi, Takashi Kikukawa, Hiroyuki Kumeta, Yasuhiro Kumaki, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Tomoyasu Aizawa
  • 学会等名: The 2017 Annual Meeting of the Japan Society for Biosciene, Biotechnology
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ジャガイモ由来抗菌ペプチドsnakin-1の安定的な発現・精製系の構築とNMRによる構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山野めぐみ、神谷昌克、熊木康裕、菊川峰志、出村誠、相沢智康
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 抗菌ペプチドantibacterial factor-2（ABF-2）が持つ特徴的なC末端側領域の機能的役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桑畑佳奈、神谷昌克、菊川峰志、出村誠、相沢智康
  • 学会等名: 日本生物物理学会北海道支部例会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 組換え抗菌ペプチドの安定生産技術とその解析への利用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 相沢智康
  • 学会等名: 第１５回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Elucidation of influential factor for heterologous productivity of the antimicrobial peptide, cecropin P1 using Escherichia coli (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe, C., Nakazumi, T., Beak, M., Kamiya, M., Kikukawa, T., Kawano, T., Demura, M. Aizawa, T.
  • 学会等名: 第51回ペプチド討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島市）
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] 抗菌ペプチドcecropin P1の大腸菌発現系における発現効率に影響を与える要因の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部千春, 中住太一, 神谷昌克, 菊川峰志, 河野敬一, 出村誠, 相沢智康
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] 抗菌ペプチド human defensin 5のNMRによる多量体形成機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本革, 冨澤聡, 神谷昌克, 菊川峰志, 熊木康裕, 中村公則, 綾部時芳, 相沢智康, 出村誠
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] 再構成無細胞系を用いた抗菌ペプチドの直接発現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨澤聡, 神谷昌克, 菊川峰志, 出村誠, 相沢智康
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] NMRおよびドッキングによる抗菌ペプチドとリポ多糖の複合体構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫛引崇弘, 神谷昌克, 相沢智康, 熊木康裕, 菊川峰志, 水口峰之, 出村誠, 川畑俊一郎, 河野敬一
  • 学会等名: 日本生物物理学会第52回年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 再構成無細胞系を用いた短鎖ペプチドの直接発現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨澤聡, 神谷昌克, 菊川峰志, 出村誠, 相沢智康
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜・横浜産貿ホール（神奈川県）
  • 年月日: 2014-06-27