ラジカル架橋酵素により構築した生理活性環状化ペプチドの作用機構解析と最適化

Research Project

Project/Area Number	22K19150
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	岡島俊英大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (10247968)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中井忠志広島工業大学, 生命学部, 教授 (00333344)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	環状ペプチド / ラジカル酵素 / 中分子創薬 / 生理活性環状化ペプチド / チオエーテル架橋 / 翻訳後修飾
Outline of Research at the Start	低分子化合物と抗体医薬の利点をあわせもつ中分子創薬のフレームワークとして、近年、環状化ペプチドが注目されている。本研究では酵素の翻訳後修飾に関わるペプチド架橋酵素に着目して、それを利用した新規な生理活性環状ペプチドの取得とその作用機構解析を行う。酵素的ペプチド環状化手法を利用し、例えば細胞膜破壊能や抗菌性などをもつ環状化ペプチドを取得することを試みる。新しい創薬のプラットフォームを作り出すことが最終的な目標である。
Outline of Annual Research Achievements	酵素の翻訳後修飾に関わるラジカル架橋酵素QhpDは、タンパク質に分子内チオエーテル架橋を形成し、ループ型環状構造を多重に作り出すことができる。本研究は、このQhpDを利用することによって、酵素的なペプチド環状化手法を開発し、新規な機能性を持つ環状ペプチドを作り出すことを目的とする。すなわち、新しい中分子創薬のフレームワークとして重要な意義がある。まず、アラニン残基を連続したAla環状化ペプチドの動物細胞に対する作用の解析、あるいは物理化学的な解析を行うために、(Ala)4, (Ala)5, (Ala)6ペプチドの調製を行なった。特にNMRによる2価金属イオンとの相互作用解析に多量の試料が必要とされることが判明しており、本年度においてその調製に注力した。概ね次年度より本格的な解析を開始できるものと考えている。さらに、架橋酵素QhpDの発現を制御し、架橋ペプチドの環状化をon/offできる共発現系の構築を試みた。当初計画では、QhpDの発現制御を、大腸菌コールドショック遺伝子cspAのプロモーター配列（pColdベクター使用）で行うことを計画していたが、pColdベクターの誘導条件である15 ℃では、T7プロモーター支配下の架橋ペプチドの発現が停止し、共発現系が想定通りに機能しなかった。そこで、QhpDの発現制御を、pBADプラスミド上でアラビノースプロモーター支配下で行うようにした。その結果、IPTG誘導下架橋ペプチドを発現下させているところに、アラビノースの有無によって、架橋酵素の発現をon/offできることがわかった。本系を用いることで、新規抗菌性ペプチドの探索に向けた基盤を確立することができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 初期に計画していた発現制御が想定通りに機能しなかったため、他の手法を用いて、目的を達成したため。
Strategy for Future Research Activity	研究の進行はやや遅れてはいるが、想定範囲内であり、大きな問題はない。必要なペプチドの調製やシステム構築を迅速に進め、各種の解析に注力する予定である。