2020 Fiscal Year Annual Research Report
Biosynthetic redesign of small molecules aimed for the concurrent improvements of cell permeability and water solubility
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
16H06445
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| Research Institution | Fukui Prefectural University |
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Principal Investigator |
濱野 吉十 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (50372834)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 千登勢 福井県立大学, 生物資源学部, 准教授 (20452120)
山中 一也 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (30756870)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞膜透過性 / cell penetrating peptide / ポリカチオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリカチオン性化合物は、高極性でありながら高い生体膜透過性も併せ持つことが知られている。そこで本研究では、「①生体膜透過性・水溶性に問題がある既存薬物」、「②微生物未利用遺伝子から創出する新規機能性低分子」の2種の低分子化合物について、ポリカチオン化修飾による生体膜透過性と水溶性の一挙改善を目指す。本研究の目的達成のために、研究項目A、研究項目B、研究項目Cの計3つの研究項目を毎年度行なっている。
研究項目A（ポリリジン不飽和アルコールエステルによる機能性低分子のポリカチオン化修飾）：抗生物質バシトラシン、抗生物質ナイシンは、動物細胞の細胞膜を透過しないため生理活性を示さない。そこでR2年度は、これら抗生物質をポリαリジンにてポリカチオン修飾することで生体膜透過性が改善するか検証した。その結果、ポリカチオン修飾されたこれら抗生物質の水溶性と細胞膜等活性を一挙に改善でき、さらに各種動物細胞に対して生育阻害活性を示すことを見出した。また、インスリンをポリカチオン修飾したところ、血糖値降下活性を維持しながら、中性領域での水溶性を顕著に改善した。
研究項目B（微生物ゲノムマイニングによる新規ポリカチオン化合物の探索および新規機能性低分子の創製）：昨年度に引き続き、ポリカチオン修飾ツールの拡充を目的に新規天然ポリカチオン化合物の創製行った。その過程で、新規D体アミノ酸ポリマーの生合成機構を解明した。また、βリジンポリマー生産菌を同定した。
研究項目C（ポリカチオン化機能低分子の細胞膜透過性および機能発現評価）：ポリαリジンにてポリカチオン修飾した抗生物質バシトラシンおよび抗生物質ナイシンの細胞膜透過性が改善され、新しい生理活性の発見につながった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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