抗菌ペプチドのリポ多糖結合能と活性の相関解析およびリポ多糖除去材料への応用

• Project/Area Number: 13J02798
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Living organism molecular science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 櫛引 崇弘 北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: Tachyplesin I / lipopolysaccharide / complex / 抗菌ペプチド / LPS / 複合体 / ドッキング

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は核磁気共鳴(NMR)装置等を用いた測定により、抗菌ペプチドTachyplesin I(TP I)とグラム陰性菌外膜の主成分であるリポ多糖(LPS)の複合体モデルを、原子レベルで決定することに成功し、結合にはTP Iの両末端に位置する塩基性残基および芳香族残基が重要であることを明らかにした。ここまでの結果は論文にまとめ、海外学術雑誌へ投稿・受理された。本年度は上記の成果をベースとし、LPS結合能を上昇させうる各種変異体を作製し、LPS結合能の評価を試みた。しかし、用いるLPSの種類、濃度、反応時間等の条件検討に難航し、現時点でまだ有意な結果は得られていない。
TP Iには強力なキチン結合能があることも知られており、昨年度はその詳細についての研究も行った。キチンは真菌の外膜成分であることから、抗菌ペプチドのキチン結合能は抗真菌活性に重要であると考えられているものの、相関については不明である。TP Iのキチン結合能に関する研究は、抗真菌活性との相関の有無を解明するうえで重要であり、さらにTP Iの生理活性を明らかにする点でも意義がある。
昨年度はキチンを構成する六糖の存在下でNMR測定を行い、TP Iの4残基(Phe4, Arg9, Tyr13, Arg17)がキチン結合に重要であると推測することができた。本年度は、その4つの残基を1残基ずつAlaに置換した変異体、さらに2つの疎水性残基をAlaに置換した変異体と、2つの塩基性残基をAlaに置換した変異体、そして4残基全てをAlaに置換した変異体を作製し、キチン結合アッセイを行った。その結果、TP Iのキチン結合能には主に疎水性残基であるF4AやY13Aが重要であり、R9AとR17Aは副次的に結合に関与している、ということが示唆された。ここまでの研究結果をまとめ、現在海外学術雑誌への投稿を準備中である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Interaction between tachyplesin I, an antimicrobial peptide derived from horseshoe crab, and lipopolysaccharide (2014)
  • Author(s): Takahiro Kushibiki, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Yasuhiro Kumaki, Takashi Kikukawa, Mineyuki Mizuguchi, Makoto Demura, Shun-ichiro Kawabata, Keiichi Kawano
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics Volume: 1,844 Issue: 3 Pages: 527-534
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2013.12.017
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Analysis of the complex structure of an antimicrobial peptide and lipopolysaccharide (2014)
  • Author(s): Takahiro Kushibiki, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Yasuhiro Kumaki, Takashi Kikukawa, Mineyuki Mizuguchi, Makoto Demura, Shun-ichiro Kawabata, Keiichi Kawano
  • Organizer: 2nd International Life Science Symposium
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2014-10-23
• [Presentation] Lipopolysaccharide-binding structure of an antimicrobial peptide tachyplesin I derived from horseshoe crab (2014)
  • Author(s): Takahiro Kushibiki, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Yasuhiro Kumaki, Takashi Kikukawa, Mineyuki Mizuguchi, Makoto Demura, Shun-ichiro Kawabata, Keiichi Kawano
  • Organizer: The 5th Japan-Taiwan Bilateral NMR Symposium
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2014-09-29
• [Presentation] NMR and docking structure of antimicrobial peptide complexed with lipopolysaccharide (2014)
  • Author(s): T. Kushibiki, M. Kamiya, T. Aizawa, Y. Kumaki, T. Kikukawa, M. Mizuguchi, M. Demura, S. Kawabata, K. Kawano
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] カブトガニ由来抗菌ペプチドTachyplesin Iとキチン結合能に関する研究 (2014)
  • Author(s): Takahiro Kushibiki, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Yasuhiro Kumaki, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Shun-ichiro Kawabata, Keiichi Kawano
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府)
  • Year and Date: 2014-03-10