膜環境下で形成される異種生体防御ペプチド間の希少高活性超分子

• Project/Area Number: 13024244
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松崎 勝巳 京都大学, 生命科学研究科, 助教授 (00201773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若松 馨 群馬大学, 工学部, 助教授 (40222426)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2002: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2001: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 抗菌性ペプチド / マガイニン / PGLa / 相乗効果 / 溶血性 / 超分子 / 生体防御ペプチド / マガイニン2 / 分子認識 / α-ヘリックス / 脂質膜

Research Abstract

本研究は異種生体防御ペプチド間の相乗効果発現機構を解明することを目的としている.昨年度は生体防御ペプチドmagainin2とPGLaのヘリックスが膜中で平行な1:1会合体を作ることを明らかにした(Biochemistry40,12395(2001)).今年度は,この会合体超分子をC末端に導入したGly-Gly-Cysリンカーを介してジスルフィド結合により架橋固定し,ハイブリッドペプチドを合成し,生体膜や脂質膜との相互作用を調べて,相乗効果のメカニズムについて検討した.大腸菌や黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性やヒト赤血球に対する溶血活性はmagainin2,PGLa単独に比べ,1:1物理的混合物では大きな相乗効果が確認され,また,ハイブリッドペプチドでは物理的混合物とほぼ同等かそれ以上であった.ホスファチジルグリセロール(細菌膜モデル)およびホスファチジルコリン(赤血球膜モデル)リポソームを用いた膜透過性亢進実験でも同様の結果が得られたことから,作用点は膜であると考えられる.ハイブリッドペプチドのFTIRスペクトルのアミドIバンドから,膜中でヘリックス構造をとっていることが確認された.以上の結果から,magainin2とPGLaの相乗効果の発現機構は,膜中で平行ヘリックスからなる高活性超分子が形成されるためであると考えられる.また,magainin2が膜中で逆平行ダイマーを作ることもNMRにより明らかにした.さらに,環状β-シート構造を持つtachyplesin Iにはリポ多糖を特異的に認識する能力があるが,ヘリックス性のmagainin2にはこうした能力はないことも見いだした.

Research Products

• [Publications] Y.Yano et al.: "Topological Stability and Self-Aggregation of a Completely Hydrophobic Model Transmembrane Helix in Lipid Bilayers"Biochemistry. 41・9. 3073-3080 (2002)
• [Publications] T.Tachi et al.: "Position-Dependent Hydrophobicity of the Antimicrobial Magainin Peptide Affects on the Mode of Peptide-Lipid Interactions and Selective Toxicity"Biochemistry. 41・34. 10723-10731 (2002)
• [Publications] Y.Yano, K.Matsuzaki: "Membrane Insertion and Dissociation Processes of a Model Transmembrane Helix"Biochemistry. 41・41. 12407-12413 (2002)
• [Publications] Y.Hirakura et al.: "Specific Interactions of the Antimicobial Peptide Cyclic β-Sheet Tachyplesin I with Lipopolysaccharide"Biochim. Biophys. Acta. 1562. 32-36 (2002)
• [Publications] K.Takeshima et al.: "Translocation of Analogues of the Antimicrobial Peptides Magainin and Buforin across Human Cell Membranes"J. Biol. Chem.. 278・2. 1310-1315 (2003)
• [Publications] K.Wakamatsu et al.: "Dimer Structure of Magainin 2 Bound to Phospholipid Vesicles"Biopolymers. 64. 314-327 (2002)
• [Publications] T.Hara, H.Kodama, M.Kondo, K.Wakamatsu et al.: "Effects of Peptide Dimerization on Pore Formation"Biopolymers. 58. 437-446 (2001)
• [Publications] A.Kakio, S.Nishimoto, K.Yanagisawa et al.: "Cholesterol-dependent Formation of GM1 Ganglioside-bound Amyloid b-Protein"J. Biol. Chem.. 276・28. 24985-24990 (2001)
• [Publications] T.Hara, Y.Mitani, K.Tanaka, N.Uematsu, et al.: "Heterodimer Formation between the Antimicrobial Peptide Magainin 2 and PGLa in Lipid Bilayers"Biochemistry. 40・41. 12395-12399 (2001)
• [Publications] S.Kobayashi, Y.Hirakura, K.Matsuzaki: "Bacteria-Selective Synergism between the Antimicrobial Peptide Magainin 2 and Tachyplesin I"Biochemistry. 40・48. 14330-14335 (2001)
• [Publications] Y.Yano, T.Takemoto, S.Kobayashi, H.Yasui, et al.: "Topological Stability and Self-Association of a Completely Hydrophobic Model Transmembrane Helix"Biochemistry. 41・9. 3073-3080 (2002)
• [Publications] K.Matsuzaki: "Development of Novel Antimicrobial Agents : Emerging Strategies"Horizon Scientific Press. 248 (2001)