Dynamics in polypeptides and its regulation: Cell transport and amyloid formation
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19K05394
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Himeji Dokkyo University |
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Principal Investigator |
岡村 恵美子 姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (00160705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安岐 健三 姫路獨協大学, 薬学部, 助教 (50714945)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 超精密計測 / 生物物理 / リアルタイム解析 / NMR / アミロイド形成 / 細胞輸送 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではNMRを「生きた」細胞に応用して、細胞への薬物輸送の非侵襲計測法を確立する。磁場勾配で細胞の内外を識別し、薬物の結合量を“その場”定量する。時間分解計測により、薬物の輸送過程をリアルタイムで捉える。そのうえで、薬物の「結合・解離速度」、「拡散速度」、「透過速度」を明らかにする。ポリペプチドを対象とした薬物輸送ライブラリーを構築し、NMRと計算による細胞への「薬物輸送の予測・制御」を行う。さらに、アミロイドの形成過程をNMRでリアルタイム計測する。「凝集初期中間体の捕捉とその動態」、「線維形成の制御機構」を原子レベルで明らかにし、線維化を阻害する新たな創薬のシーズを探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. アミロイド形成初期過程のNMR計測
前年度までの研究で、アミロイドβ (Aβ)フラグメントにフッ素化アミノ酸を導入してペプチドの特定部位を選択的にラベルすることで、ペプチド・タンパク質の部位による会合・凝集挙動の相違をリアルタイムで解析可能であることが、19F NMRを用いて明らかとなった。この成果を活用して、令和４年度は、前年度に引き続き、Aβと同様に線維化を引き起こし、パーキンソン病の発症に関係すると言われるタンパク質・αシヌクレイン71-82フラグメントを用いて、19F NMRで繊維化の引き金となる初期凝集過程の計測および部位による凝集挙動の相違を解析した。その結果、αシヌクレイン71-82フラグメント中に4箇所存在するバリン残基のうち、線維化に関係すると予想されるバリン77残基をフッ素化アミノ酸で置換すると、 初期凝集が著しく抑えられること、C末端のバリン82残基においても、置換により凝集がやや抑えられること、一方で、N末端のバリン71残基では、置換による凝集の抑制が少ないことが明らかとなった。これらの知見は、今後、創薬への手掛かりになると期待される。
2. In-cell NMRによる膜透過
前年度にペプチドの細胞内輸送のリアルタイム計測を行い、アルギニン、リジンを含む塩基性ペプチドに疎水性のアミノ酸残基を導入すると、19F NMRシグナ ル強度の減少が観測され、細胞への取り込みが促進されることを見出した。しかしながら、疎水性アミノ酸の導入により細胞毒性が増大することも明らかとなった。このため、本年度は、良好な細胞膜透過性を有し、かつ、毒性の低いペプチド配列の設計をめざして検討を開始した。その結果、細胞毒性を小さくするためのアミノ酸配列を見出した。今後、さらに膜透過性の向上を目指した配列の設計を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度までの２年間、コロナ禍で研究室への出入りが制限され、当初の研究計画に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. αシヌクレイン フラグメントペプチドの初期凝集を阻害する条件と阻害物質の検討
NMRリアルタイム計測を用いて、αシヌクレイン71-82フラグメントペプチドを対象に、線維形成を阻害する条件や阻害物質の探索とその制御機構を引き続き明らかにしていく。
2. In-cell 19F NMRによる有効で毒性の少ない膜透過ペプチドの開発
疎水性のアミノ酸残基を含む塩基性ペプチドをデザインして、良好な細胞膜透過性を有し、かつ、毒性の低いペプチド配列について検討する。
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Report
(4 results)
Research Products
(23 results)
