| Project/Area Number |
21K06555
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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 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
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| Research Institution | Mukogawa Women's University |
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Principal Investigator |
山下 沢 武庫川女子大学, 薬学部, 教授 (70398246)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹下 浩平 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (80346808)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 創薬 / 構造解析 / 結核菌 / X線結晶構造解析 / ドッキングシミュレーション / 相互作用 / シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では海洋海綿より抽出された低分子化合物Agelasine DおよびHalicyclamine Aの抗結核作用に着目し、これら化合物のターゲット分子としてそれぞれ同定されたBCG3185cとBCG2664について、相互作用解析を中心とした原子レベルでの機能解析を行うことで、創薬研究を指向した作用機序に関する研究基盤を構築する。本研究課題によって上記タンパク質を標的とする新規化合物の創製は、既知の薬剤とは異なる新規な作用機序で抗結核作用の効果を示すため、蔓延が懸念される多剤耐性結核菌への有効性が期待されるほか、検出試薬への応用展開も期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では海洋海綿より抽出されたAgelasine D（Age-D）およびHalicyclamine A（Hali-A）の抗結核作用に着目し、これら化合物のターゲット分子としてそれぞれ同定されたBCG3185cとBCG2664について、相互作用解析を中心とした原子レベルでの機能解析を行うことで、創薬研究を指向した作用機序に関する研究基盤を構築する。
本年度は、BCG3185cについてこれまでで最高分解能（1.8 angstrom）での結晶構造解析に成功した。さらにAge-Dとの複合体構造解析を再度トライしたが複合体構造を得ることは困難であったものの、高分解能のBCG3185c結晶構造を得たことで、この構造を基盤としたAge-Dとのドッキングシミュレーションから結合様式を議論できることが判明した。
BCG2664について、昨年度までにリコンビナントタンパク質の発現を確認し界面活性剤による可溶化条件も決定し、構造解析が可能なサンプルの調製を試みているが十分な収量を確保できていない。そこでAlphaFold2による構造予測を行ったところ、BCG2664は４回膜貫通型であると考えられていたが、さらにC末端にも膜貫通していると予想される長いヘリックスが存在することが予測された。そこでそのC末端ヘリックスを欠損した変異体（2664-delC）を設計し、BCG2664-delCを大腸菌および昆虫細胞に組み込むための準備を実施した。さらに４回膜貫通型の膜タンパク質の構造解析法として、N末端とC末端にスプリットしたGFPを融合し、細胞内でスプリットしたGFPが再構成されることで４回膜貫通型の膜タンパク質を安定化させ構造解析に成功している例が複数報告されおり、この手法をBCG2664に適用した実験にも着手しはじめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
BCG3185cについては、複合体の構造解析には至らなかったものの、新たに高分解能での構造情報を獲得することで、Age-Dとのドッキングシミュレーションをより信頼度の高い状況で実施することが可能となり、詳細な構造情報および明らかとなった結合様式について、すでに論文化に着手している。さらにBCG2664という新規膜タンパク質の構造解析についても、非常にチャレンジングでハードルは高い研究対象ではあるものの、スプリットGFPを使った構造解析法を取り入れるなど、新たな戦略をもとに研究を継続している。
このような状況から本研究課題は概ね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度を最終年度とし、BCG3185cとAge-Dとの結合様式については、現在行っている構造解析とドッキングシミュレーションの結果を基にした研究成果の論文化を行う。また、BCG2664については進捗状況でも記載した新たな手法に取り組みを行っており、昨年度のC末端欠損変異体での構造解析と併せ、挑戦的なテーマであるBCG2664の構造決定を目指す。
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