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Development of transmembrane peptide promoting lipid flip-flop in the plasma membrane

Research Project

Project/Area Number 19K16086
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 43040:Biophysics-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

Nakao Hiroyuki  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (00805020)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords脂質スクランブリング / フリップフロップ / ホスファチジルセリン / 細胞貪食 / マクロファージ / 膜貫通ペプチド / リン脂質 / 蛍光 / スクランブラーゼ / 貪食
Outline of Research at the Start

細胞膜のフリップフロップ(リン脂質分子が二重層を横切る移動)が促進されることによるホスファチジルセリン(PS)の細胞表面への露出は、貪食細胞がアポトーシス細胞を認識するためのシグナルである。最近、人為的にPSを露出させた場合でも、貪食細胞がPS露出細胞を消化することが明らかになった。そこで、細胞膜のフリップフロップを促進できれば、貪食細胞を利用して細胞を除去できるのではないかと考えた。本研究では、細胞に添加するだけでフリップフロップを促進するペプチドの開発を目指す。本研究により、細胞膜フリップフロップを促進できることを検証できれば、将来的にがんをターゲットにした治療法の開発に繋がる。

Outline of Final Research Achievements

Phosphatidylserine is localized in the inner leaflet of the plasma membrane in eukaryotic cells. Lipid scrambling (lipid mixing of inner and outer layers) causes the exposure of phosphatidylserine on the cell surface. Exposed phosphatidylserine plays important roles in various physiological processes such as platelet aggregation and apoptosis. In this study, we demonstrated that addition of a de novo designed peptide to the cultured cells exposed phosphatidylserine on the outer leaflet in the plasma membrane. Furthermore, we succeeded in inducing phagocytosis by macrophages through the artificial lipid scrambling.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ホスファチジルセリンの露出はマクロファージによる貪食だけでなく、血小板凝集、骨ミネラル化、筋細胞の融合など様々な生命現象に関わる。すなわち、本研究で開発した脂質スクランブリングペプチドを用いれば、これらの生命現象を制御することが可能になる。また、部位特異的に送達することができれば、がんや脂質スクランブリングが関わる疾患の治療薬にもなりうる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (31 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Development of membrane-insertable lipid scrambling peptides: A time-resolved small-angle neutron scattering study2021

    • Author(s)
      Nakao Hiroyuki、Kimura Yusuke、Sakai Ami、Ikeda Keisuke、Nakano Minoru
    • Journal Title

      Structural Dynamics

      Volume: 8 Issue: 2 Pages: 024301-024301

    • DOI

      10.1063/4.0000045

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    • Author(s)
      Ikeda Keisuke、Horiuchi Ayame、Yoshino Misa、Shimizu Chinatsu、Nakao Hiroyuki、Nakano Minoru
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 37 Issue: 2 Pages: 713-721

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c02819

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    • Author(s)
      Anada Chiharu、Ikeda Keisuke、Egawa Ayako、Fujiwara Toshimichi、Nakao Hiroyuki、Nakano Minoru
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science

      Volume: 588 Pages: 522-530

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2020.12.090

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    • Author(s)
      Sugiura Taichi、Nakao Hiroyuki、Ikeda Keisuke、Khan Danish、Nile Aaron H.、Bankaitis Vytas A.、Nakano Minoru
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      Volume: 1863 Issue: 1 Pages: 183450-183450

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2020.183450

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    • Author(s)
      Nakao Hiroyuki、Sugimoto Yuta、Ikeda Keisuke、Saito Hiroaki、Nakano Minoru
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1662-1667

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c00175

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  • [Book] ペプチド創薬の最前線(分担執筆:第14章 膜脂質を動かすペプチドのデザイン)2019

    • Author(s)
      木曽良明
    • Total Pages
      265
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314174
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URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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