| Project/Area Number |
22K05043
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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) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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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 / 膜透過 |
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| Outline of Research at the Start |
創薬を指向して、「生きた」細胞へのペプチドの分配・輸送の非侵襲計測法を確立する。塩基性および両親媒性の膜透過ペプチド (CPP)を対象として、時間分解計測により、細胞への移行をリアルタイムで捉える。フッ素核を用いたNMRで細胞の内外を識別し、ペプチドの結合量を定量する。ペプチドの「結合と解離」、「拡散」、「透過速度」を明らかにする。そのうえで、細胞へのCPPの導入効率の向上とその制御を目指す。さらに、アミロイド形成のNMRリアルタイム計測に方法を展開する。繊維形成に先立つ「初期中間体の捕捉とその動態」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. 19F NMRによるアミロイド形成初期過程の計測と創薬への展開
令和５年度は、前年度に引き続き、アミロイドβ (Aβ)フラグメント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シヌクレインの71-82フラグメントを用いて、繊維化の引き金となる初期凝集過程を19F NMR で計測し、部位による凝集挙動を解析した。前年度に、αシヌクレイン71-82フラグメント中に存在するバリン残基のうちバリン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を見出したことから、バリン77をアラニンに置換した配列(V77A)がαシヌクレイン71-82フラグメントの凝集を阻害するのではないかと予測して検証を行った。N末端をフッ素化アミノ酸でラベルしたαシヌクレイン71-82フラグメントを用いて、19F NMR計測を行ったところ、V77Aを加えるとシヌクレインの凝集の進行が格段に遅くなることがリアルタイムで明らかとなり、凝集を抑制する創薬の手がかりになりうる知見を得ることができた。
2. In-cell NMRによる膜透過：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に向けて
本年度は、引き続き、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たペネトラチンアナログについて19F NMRによる検討を行った。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
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. 19F NMRによるアミロイド形成初期過程の計測と創薬への展開
前年度に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シヌクレインの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を解析した結果、αシヌクレイン71-82フラグメント中のバリン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を見出したことから、バリン77をアラニンに置換した配列(V77A)がαシヌクレイン71-82フラグメントの凝集を阻害するのではないかと予測して、本年度に検証を行った。N末端をフッ素化アミノ酸でラベルしたαシヌクレイン71-82フラグメントを用いて、19F NMR計測を行ったところ、当初の予想通り、V77Aを加えるとシヌクレインの凝集の進行が格段に遅くなることが明らかとなり、創薬の手がかりになる知見を得ることができた。
2. In-cell NMRによる膜透過：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に向けて
本年度は細胞毒性を小さくするためのアミノ酸配列の手がかりを見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 19F NMRによるアミロイド形成初期過程の計測と創薬への展開
本年度に明らかになったバリン77置換体がシヌクレインの初期凝集過程をいかに抑制するのか、そのメカニズムについてNMRによる分子論的な解析を目指し、創薬に向けた指標を提案する予定である。
2. In-cell NMRによる膜透過：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に向けて
本年度は細胞毒性を小さくするため のアミノ酸配列の手がかりを見出すことができた。今後、創薬に向けて、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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