膜透過ペプチドを用いた新規細胞内修飾剤の開発とタンパク質相互作用解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370720
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 二木 史朗 京都大学, 化学研究所, 助教授 (50199402)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉浦 幸雄 京都大学, 化学研究所, 教授 (40025698)
• Keywords: 細胞内情報伝達 / 合成ペプチド / 光架橋 / 膜透過ペプチド / ペプチド工学 / 転写調節 / タンパク質相互作用 / 分子認識

Research Abstract

近年、HIV-1 Tat由来の塩基性ペプチドが効率的に細胞膜を透過することが明らかとなり、これをキャリアとして、様々なタンパク質が細胞内に容易に導入されることが報告されている。本研究においては、化学的架橋原子団を有するペプチドセグメントを細胞内に導入し、細胞内情報伝達における、タンパク質-タンパク質、あるいは、タンパク質-核酸の相互作用の解明における有用性を検討することを目的とする。免疫系受容体、サイトカインなどの遺伝子を活性化する免疫や炎症系に必須の転写因子であり、また、近年、糖尿病をはじめとする種々の疾患やアポトーシスとの関連から注目されている一酸化窒素合成酵素(NOS)の誘導転写因子でもある転写因子NF-κBの活性化に関与するタンパク質由来のペプチドセグメントを光ラベルし、上記の膜透過ペプチドを用いて細胞内に導入した後、修飾されたタンパク質や核酸を同定することにより、これらのペプチドと相互作用する細胞内分子、ならびに、これらの認識様式に関する情報を得ようとするものである。このアプローチの妥当性を検討するために、NF-κBの活性化に関与する蛋白質I-κBのリン酸化部位、およびユビキチル化部位に対応するペプチドを合成し、上記のアルギニンペプチドと結合させ、細胞内に導入したところ、NF-κBの活性化を阻害できることが分かった。この際、膜透過ペプチドと相互作用ペプチドとの間はS-S架橋で結合し、グルタチオン等に富む細胞内の還元的環境下で開裂し、認識の際に膜透過ペプチドの影響が出ないようデザインした。しかし、阻害の程度は場合によって大きく異なった。これは恐らく細胞の生育状態により、NF-κBの活性化に関与する酵素などの発現量が大きく異なることに由来するものであり、これらに関して現在検討を加えている。また、細胞内に導入したペプチドの局在に関しても現在詳細に検討中である。

Research Products

• [Publications] T.Suzuki: "Possible Existence of Common Internalization Mechanisms among Arginine-rich Peptides"J. Biol. Chem.. 277・(4). 2437-2443 (2002)
• [Publications] S.Futaki: "Translocation of Branched-chain Arginine Peptides through Cell Membranes : Flexibility in the Spatial Disposition of Positive Charges in Membrane-permeable Peptides"Biochemistry. 41・(25). 7925-7930 (2002)
• [Publications] 二木史朗: "細胞膜を透過する塩基性ペプチド-蛋白質・薬物の細胞内膜導入への可能性"蛋白質核酸酵素. 47・(11). 1415-1419 (2002)