プラズマ照射による糖鎖誘導体の構造変化解析とプラズマ医療への応用

• Project Area: Plasma medical innovation
• Project/Area Number: 25108513
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北條 裕信 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (00209214)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: プラズマ照射 / 創傷治癒 / 糖鎖 / タンパク質 / プラズマ / 糖タンパク質 / NMR

Outline of Annual Research Achievements

外科治療後の組織にプラズマを照射することにより、手術により生じた創傷のすみやかな治癒が観測されている。細胞表面には糖タンパク質等数多くの糖鎖が存在し、細胞表面の保護等の機能を担っている。このため生体へ照射されたプラズマは、まず細胞表面の糖鎖と相互作用してその化学変化を促すものと考えられる。しかし、生体内の糖鎖は高度に不均一であるため、プラズマによる変化を解析することは容易ではない。本研究では、いくつかの構造の明確な糖鎖誘導体にプラズマを照射することにより、その変化を機器分析手段により解析し、プラズマの糖鎖に対する影響を解析する目的で行った。しかし、グルコース、メチルガラクトシド等の糖鎖モデルにプラズマを照射しても大きな構造変化は見られなかった。この結果から糖鎖に多く存在する水酸基に対しては、プラズマは構造変化を引き起こさないことが明らかとなった。
この結果を踏まえ、糖鎖と同様に生体の主要構成成分であるタンパク質に対するプラズマの影響を解析することとした。血中に多く存在するタンパク質としてウシ血清アルブミン、また、他の可溶性タンパク質の例として卵白リゾチームを用いてプラズマ照射を行った。その結果、照射に伴いゲル状の物質の生成が確認された。しかし機器分析により解析したところ、これらのゲル状タンパク質においてもその構造変化は見られないことが明らかとなった。これらのゲルの生成は、プラズマ照射により水の蒸発が局所的に大きくなり、タンパク質の溶解度限界を超えたためと考えられる。
以上の結果から、プラズマ照射により生体物質の化学構造が大きく変化することはなく、主にゲル等の非定常的な物質に対する生体内の血液凝固系が活性化して創傷治癒へと導いているというメカニズムを推定するに至った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Peptidyl N-alkylcysteine as a peptide thioester surrogate in the native chemical ligation. (2015)
  • Author(s): Y. Asahina, K. Nabeshima, H. Hojo.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. Volume: 56 Issue: 11 Pages: 1370-1373
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.01.095
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 3-Nitro-2-pyridinesulfenyl-mediated solid-phase disulfide ligation in the synthesis of disulfide bond-containing cyclic peptides. (2015)
  • Author(s): A. Taguchi, K. Fukumoto, Y. Asahina, A. Kajiyama, S. Shimura, K. Hamada, K. Takayama, F. Yakushiji, H. Hojo and Y. Hayashi
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. Volume: 13 Issue: 11 Pages: 3186-3189
  • DOI: 10.1039/c5ob00030k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trifluoroethanol-containing RP-HPLC mobile phases for the separation of transmembrane peptides human p24 : analysis and prevention of potential side reactions due to formic acid (2015)
  • Author(s): T. Hara, Y. Huang, A. Ito, T. Kawakami, H. Hojo, M. Murata
  • Journal Title: J. Pept. Sci. Volume: 21 Issue: 2 Pages: 61-70
  • DOI: 10.1002/psc.2717
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Fmoc-Thr Unit Carrying Core 1 O-Linked Sugar With Acid-Sensitive O-Protecting Group and Its Application to the Synthesis of Glycosylated Peptide Thioester (2015)
  • Author(s): Y. Asahina, R. Fujimoto, A. Suzuki, H. Hojo
  • Journal Title: J. Carbohydr. Chem. Volume: 34 Issue: 1 Pages: 12-27
  • DOI: 10.1080/07328303.2014.977909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupling of transmembrane helix orientation to membrane release of the juxtamembrane region in FGFR3 (2014)
  • Author(s): Hiroko Tamagaki, Yusuke Furukawa, Ritsuko Yamaguchi, Hironobu Hojo, Saburo Aimoto, Steven O. Smith and Takeshi Sato
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 53 Issue: 30 Pages: 5000-5007
  • DOI: 10.1021/bi500327q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Model Study Using Designed Selenopeptides on the Importance of the Catalytic Triad for the Antioxidative Functions of Glutathione Peroxidase (2014)
  • Author(s): Toshiki Takei, Yoshiko Urabe, Yuya Asahina, Hironobu Hojo, Takeshi Nomura, Kenichi Dedachi, Kenta Arai, and Michio Iwaoka
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B Volume: 118 Issue: 2 Pages: 492-500
  • DOI: 10.1021/jp4113975
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel post-ligation thioesterification device enables peptide ligation in the N to C direction: synthetic study of human glycodelin (2013)
  • Author(s): T. Takenouchi, H. Katayama, Y. Nakahara, Y. Nakahara and H. Hojo A novel post-ligation thioesterification device enables peptide ligation in the N to C direction: synthetic study of human glycodelin
  • Journal Title: J. Pept. Sci. Volume: 20 Issue: 1 Pages: 55-61
  • DOI: 10.1002/psc.2592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast preparation of an N-acetylglucosaminylated peptide segment for the chemoenzymatic synthesis of a glycoprotein (2013)
  • Author(s): Y. Asahina, M. Kanda, A. Suzuki, H. Katayama, Y. Nakahara and H. Hojo
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. Volume: 11 Issue: 41 Pages: 7199-7207
  • DOI: 10.1039/c3ob41565a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemoenzymatic synthesis of the immunoglobulin domain of Tim-3 carrying a complex-type N-glycan by using a one-pot ligation. Angew (2013)
  • Author(s): Asahina, Y., Kamitori, S., Takao, T., Nishi, N. & Hojo, H.
  • Journal Title: Chem. Int Volume: 52 Issue: 37 Pages: 9733-9737
  • DOI: 10.1002/anie.201303073
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 均一なO-結合型糖鎖を有するヒトインターロイキン-2の全合成 (2015)
  • Author(s): 朝比奈雄也、小宮忍、大萩亜美、藤本梨奈、中川勝博、佐藤荘、審良静男、石井彰、中原義昭、北條裕信
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] The direct use of peptide with C-terminal N-alkylcysteine for the native chemical ligation (2014)
  • Author(s): Y. Asahina, K. Nabeshima, H. Hojo
  • Organizer: The 51st Japanese Peptide Symposium
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2014-10-22 – 2014-10-24
• [Presentation] Synthetic study of a membrane protein (2014)
  • Author(s): H. Hojo
  • Organizer: 15th Akabori Conference
  • Place of Presentation: Boppard, Germany
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-10
• [Presentation] 化学合成を利用した糖タンパク質の機能解明研究 (2014)
  • Author(s): 北條裕信
  • Organizer: 第１５回関西グライコフォーラム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-05-24
  • Invited
• [Presentation] Effect of Plasma Jet on Carbohydrate Derivatives (2014)
  • Author(s): H. Hojo
  • Organizer: 5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-05-18 – 2014-05-23
• [Presentation] Synthesis of TIM-3 Ig-like domain carrying a complex-type carbohydrate (2013)
  • Author(s): Y. Asahina, S. Kamitori, H. Hojo
  • Organizer: 23rd American Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] Prompt preparation of N-acetylglucosaminylated peptide for the chemoenzymatic synthesis of glycoprotein (2013)
  • Author(s): Y. Asahina, M. Kanda, H. Hojo
  • Organizer: 23rd American Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
• [Presentation] The Effect of the Alkyl Substituent on the N-Alkylcysteine-Assisted Thioesterification (2013)
  • Author(s): Y. Asahina, K. Nabeshima, H. Hojo
  • Organizer: 4th Modern Solid Phase Peptide Symposium and Its Application Symposium
  • Place of Presentation: Kobe
• [Presentation] Phenacyl group acts efficiently as a Cys protecting group on thioester condensation reaction (2013)
  • Author(s): H. Katayama, T. Kiga, H. Hojo
  • Organizer: 4th Modern Solid Phase Peptide Symposium and Its Application Symposium
  • Place of Presentation: Kobe
• [Presentation] Chemoenzymatic Synthesis of Glycoprotein (2013)
  • Author(s): Y Asahina, S. Kamitori, T. Takao, N. Nishi, A. Suzuki, H. Katayama, Y. Nakahara, H. Hojo
  • Organizer: 4th Asia-Pacific International Peptide Symposium
  • Place of Presentation: Osaka
• [Book] 次世代ペプチド医薬創製 第１章「2 糖タンパク質の化学酵素合成」pp.23-29 (2014)
  • Author(s): 北條裕信
  • Total Pages: 131
  • Publisher: メディカルドゥ
• [Book] クリックケミストリー第２２章「ペプチドチオエステルを用いるペプチド縮合法」 pp.214-223 (2014)
  • Author(s): 北條裕信、川上徹
  • Total Pages: 260
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Remarks] 蛋白質有機化学研究室
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/organic/index.html