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生体膜における曲率形成と膜の形態変化を誘導・制御するペプチドツール

Publicly Offered Research

Project AreaDynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
Project/Area Number 16H00763
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

二木 史朗  京都大学, 化学研究所, 教授 (50199402)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords膜曲率 / エプシン / 脂質パッキング / オリゴアルギニン / 細胞内送達 / 曲率 / 細胞膜 / ペプチド / Sar1p / ヘリックスペプチド / 細胞
Outline of Annual Research Achievements

細胞の分裂や運動、分化、細胞内小胞輸送など、細胞の健全な営みには細胞膜のダイナミックな形態変化が必要である。細胞膜の曲がり具合(曲率、curvature)の誘導原理ならびに細胞に及ぼす影響の理解は、細胞の営みの本質の一端に迫れるのみならず、種々の細胞現象を制御・調節する新しい方法論の開発に結びつく。従来、曲率誘導は細胞膜の内層と外層の脂質組成の非対称性により生じると考えられてきたが、近年、種々のタンパク質・ペプチドに生体膜に曲率を誘導する機能が備わっていることが明らかとなってきた。本研究では、曲率誘導ペプチドに基盤をおく細胞現象の制御・調節ツールを得ることを目的とし、細胞内輸送小胞形成に関わるタンパク質エプシンのN末端由来の曲率誘導ペプチドEpN18を用いて検討を行った。生体膜にはリン脂質のパッキングの隙間(packing defect) が存在し、膜に曲率が誘導されるとパッキングの隙間が増大すると期待される。本研究では(i)EpN18により細胞膜のパッキングの隙間が増大することを環境感受性色素di-4-ANEPPDHQにより染色した生細胞のGP値解析から確認するとともに、(ii)細胞内薬物送達能を有するペプチドの一つであるオリゴアルギニンの膜透過が、パッキングの隙間が増大することで促進されることを見出した。また、小分子化合物であるpyrenebutyrateもにも同様の膜曲率誘導能、パッキング緩和能、さらにオリゴアルギニンの膜透過促進能があることが分かり、これらの三者に密接な関連があることを示した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(ドイツ)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Loosening of Lipid Packing Promotes Oligoarginine Entry into Cells2017

    • Author(s)
      Murayama Tomo、Masuda Toshihiro、Afonin Sergii、Kawano Kenichi、Takatani-Nakase Tomoka、Ida Hiroki、Takahashi Yasufumi、Fukuma Takeshi、Ulrich Anne S.、Futaki Shiroh
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 56 Issue: 26 Pages: 7644-7647

    • DOI

      10.1002/anie.201703578

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Calmodulin EF-hand peptides as Ca2+ -switchable recognition tags2017

    • Author(s)
      Oku A, Imanishi M, Noshiro D, Murayama T, Takeuchi T, Nakase I, Futaki S.
    • Journal Title

      Biopolymers

      Volume: in press Issue: 1

    • DOI

      10.1002/bip.22937

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of Amino Acid Substitution in the Hydrophobic Face of Amphiphilic Peptides on Membrane Curvature and Perturbation: N-Terminal Helix Derived From Adenovirus Internal Protein VI As a Model2016

    • Author(s)
      T. Murayama, S. Pujals, H. Hirose, I. Nakase, S. Futaki
    • Journal Title

      Biopolymers

      Volume: 106 Issue: 4 Pages: 430-9

    • DOI

      10.1002/bip.22797

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Cytosolic delivery of biomacromolecules2018

    • Author(s)
      Shiroh Futaki
    • Organizer
      2018 International Symposium on Chemical Biology
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 膜張力の変化を介して細胞運動を誘起する新規ツールの開発2017

    • Author(s)
      益田 俊博、村山 知、二木 史朗
    • Organizer
      日本薬学会137年会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2017-03-26
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞内デリバリーペプチドの膜との相互作用2017

    • Author(s)
      二木史朗
    • Organizer
      17-1 バイオ・高分子研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel peptide tool to induce cell movement by affecting membrane tension2016

    • Author(s)
      Masada T, Murayama T, Futaki S
    • Organizer
      日本ペプチド学会第53回ペプチド討論会
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2016-10-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Facilitated membrane translocation of arginine-rich peptides in the presence of curvature inducing peptides2016

    • Author(s)
      Shiroh Futaki
    • Organizer
      14th Chinese International Peptide Symposium & 5th Asia-pacific International Peptide Symposium (CPS-14 & APIPS-5) APIPS
    • Place of Presentation
      南京、中国
    • Year and Date
      2016-07-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ペプチドを用いた細胞内デリバリー2016

    • Author(s)
      二木史朗
    • Organizer
      創薬懇話会2016 in蓼科:次世代を担う若手のためのメディシナルケミストリーフォーラム
    • Place of Presentation
      茅野市
    • Year and Date
      2016-07-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Membrane-remodeling Amphypathic Helical Peptides Accelerate Direct Penetration of Octaarginine2016

    • Author(s)
      Shiroh Futaki, Tomo Murayama
    • Organizer
      20th Korea Peptide Protein Society (KPPS) Symposium
    • Place of Presentation
      Yangyang, Korea
    • Year and Date
      2016-06-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 京都大学化学研究所生体機能設計化学研究領域

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~bfdc/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 京都大学化学研究所生体反応設計化学 二木研究室

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~bfdc/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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