生体防御に関わる脂質認識機構の理解と制御を指向した複合脂質合成と機能解明

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H02207
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 藤本 ゆかり 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00362616)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 複合脂質 / 免疫調節

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、生体防御に関わる複合脂質である、脂質受容体リガンドを中心に、その受容体－リガンド相互作用の詳細な解析を行い、我々が最近見出した脂質認識疎水性部位における極性残基部位の結合安定性への寄与の解析と、相互作用を利用した脂質分子の設計、新規有用化合物の創製を目指している。特に、免疫調節に関わる脂質認識受容体、すなわちToll-like receptor（TLR）の中でも脂質認識型受容体であるTLR2あるいはTLR4、および、脂質抗原受容体リガンドを中心として本年度は研究を進めた、脂質認識部位の解析とリガンド設計、および脂質部位のバリエーションに着目した種々の構造の合成を行った。グリセロ型脂質およびセラミド型脂質について、糖鎖、イノシトール等のヘッドグループを含む骨格合成法を確立する事に成功した。また、確立した合成法を用い、天然型構造を中心に種々の免疫調節性複合脂質について世界に先駆けた最初の全合成を達成した。これら合成した天然型あるいは設計した複合脂質の免疫調節活性について評価を行い、自然免疫受容体タンパク質の活性を確認し、当初想定していた受容体の他にも認識受容体が存在する可能性を見出し、これまで知られていなかった活性化経路についての解析も同時に行っている。細胞内挙動を解析するための標識体導入法開発と蛍光標識体合成および生細胞イメージングにも成功した。生細胞イメージングにより受容体の発現がリガンドの細胞内移行と局在に大きな影響を及ぼすことを解析することにも成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究の進捗状況としては、当初計画していた複合脂質合成について順調に達成しつつあり、免疫調節活性の評価およびイメージング等を用いた機能解析についても着実に成果が出ている。また、当初予想していなかった新たな認識受容体についても新しい発見につながる結果が得られつつあるなど、さらに新しい展開が期待できる状況である。

Strategy for Future Research Activity

研究計画全体として非常に順調に進行中であり、今後についても　初年度に確立した合成手法を基盤とした効率的複合脂質合成法の開発をさらに進めるとともに、これまでに得られた構造活性相関の結果に基づき、生体防御に関わる複合脂質の役割解析に繋がる構造の設計と解析を進める。また、構造活性相関の解析のために動力学計算（MD）法による解析を行っているが、活性と良い相関を示す結果が得られており、今後の構造設計と相互作用の理解のために、さらに積極的に活用していく予定にしている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] BNITM(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: BNITM
• [Journal Article] Site-specific effect of polar functional group-modification in lipids of TLR2 ligands for modulating the ligand immunostimulatory activity. (2018)
  • Author(s): Arai, Y., Inuki, S., Fujimoto, Y.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 印刷中 Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2018.03.042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Convergent Synthesis of Digalactosyl Diacylglycerols. (2017)
  • Author(s): Inuki, S., Kishi, J., Kashiwabara, E., Aiba, T., Fujimoto, Y.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 19 Pages: 6482-6485
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b03043
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthetic analogs of a protozoan glycolipid designed to combat intracellular Leishmania infection. (2017)
  • Author(s): Choy, S. L., Bernin, H., Aiba, T., Bifeld, E., Lender, S. C., Mühlenpfordt, M., Noll, J., Eick, J., Marggraff, C., Niss, H., Roldán, N. G., Tanaka, S., Kitamura, M., Fukase, K., Clos, J., Tannich, E., Fujimoto, Y., Lotter, H.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Pages: 9472
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09894-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Funiculosin variants and phosphorylated derivatives promote innate immune responses via the Toll-like receptor 4/myeloid differentiation factor-2 complex. (2017)
  • Author(s): Okamoto, N., Mizote, K., Honda, H., Saeki, A., Watanabe, Y., Yamaguchi-Miyamoto, T., Fukui, R., Tanimura, N., Motoi, Y., Akashi-Takamura, S., Kato, T., Fujishita, S., Kimura, T., Ohto, U., Shimizu, T., Hirokawa, T., Miyake, K., Fukase, K., Fujimoto, Y., Nagai, Y., Takatsu, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 292 Pages: 15378-15394
  • DOI: 10.1074/jbc.M117.791780
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Total Synthesis of Cardiolipins Containing Chiral Cyclopropane Fatty Acids. (2017)
  • Author(s): Inuki, S., Ohta, I., Ishibashi, S., Takamatsu, M., Fukase, K., Fujimoto, Y.
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 82 Pages: 7832-7838
  • DOI: 10.1021/acs.joc.7b00945
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Chemical synthesis and signaling activity of conjugated lipids through C-type lectin receptor Mincle (2018)
  • Author(s): Takanori Matsumaru, Risa Ikeno, Yusuke Shuchi, Ryota Saito, Toshihiko Aiba, Sho Yamasaki, Atsushi Furukawa, Katsumi Maenaka, Yukari Fujimoto
  • Organizer: 14th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthetic Study of Dragmacidins via Decarboxylative Alkynylation Using Visible-Light-Mediated Photoredox Catalysis in a Flow System (2018)
  • Author(s): Shota Kawakami, Yohei Arai , Zenyu Shiokawa , Takanori Matsumaru, Shinsuke Inuki, Yukari Fujimoto
  • Organizer: The First International Conference on Automated Flow and Microreactor Synthesis（ICAMS-1）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of novel complex lipids and their evaluation of the signaling through C-type lectin receptor Mincle (2018)
  • Author(s): Takanori Matsunaru, Risa Ikeno, Yusuke Shuchi, Atsushi Furukawa, Yukari Fujimoto, Katsumi Maenaka
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Synthesis and functional evaluation of TLR2 ligand containing polar functional group in lipid chain (2018)
  • Author(s): Yohei Arai, Shinsuke Inuki, Yukari Fujimoto
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 自然免疫受容体TLR4/MD-2 アゴニスト開発を指向したフニクロシンとその誘導体の合成研究 (2018)
  • Author(s): 随尚人、佐藤啓介、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] フェニル基を含有した脂質改変型CD1dリガンドの合成と構造活性相関研究 (2018)
  • Author(s): 岸惇一郎、平田菜摘、柏原瑛美、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 光反応を利用したドラグマシジン類の合成研究 (2018)
  • Author(s): 河上祥大、荒井洋平、塩川善右、松丸尊紀、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 赤痢アメーバ由来イノシトールリン脂質EhPIb類縁体の合成と生物活性 (2018)
  • Author(s): 齋藤良太、相羽俊彦、竝河悦子、荒井洋平、末原紗英、深瀬浩一、松丸尊紀、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Synthesis and Immunomodulatory Functions of Glycolipids (2017)
  • Author(s): Yukari Fujimoto
  • Organizer: The 11th International Symposium on Integrated Synthesis (ISONIS-11) / The 3rd International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-3)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Glycolipids as activators of NKT cells; Synthesis and Immunomodulatory activities (2017)
  • Author(s): Toshihiko Aiba, Natsumi Hirata, Emi Kashiwabara, Yohei Arai, Junichiro Kishi, Takanori Matsumaru, Siew-Ling Choy, Osamu Ichihara, Daisuke Yoshidome, Hannelore Lotter, Koichi Fukase, Shinsuke Inuki1, Yukari Fujimoto
  • Organizer: 6th Gratama Workshop Groningen
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 細胞表層での糖脂質抗原の分子認識と免疫調節 (2017)
  • Author(s): 藤本ゆかり
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
  • Invited
• [Presentation] 免疫バランスを調節する糖脂質 (2017)
  • Author(s): 藤本ゆかり
  • Organizer: 第15回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 免疫調節性の複合脂質の合成と生物活性 (2017)
  • Author(s): 藤本ゆかり
  • Organizer: 第16回化学系若手研究者セミナー
  • Invited
• [Presentation] Synthesis of novel glycerolipids and their evaluation of the signaling through C-type lectin receptor Mincle (2017)
  • Author(s): Takanori Matsumaru, Risa Ikeno, Yusuke Shuchi, Atsushi Furukawa, Yukari Fujimoto, Katsumi Maenaka
  • Organizer: ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemical synthesis of digalactosyl diacylglycerols for investigation of biological Functions (2017)
  • Author(s): Junichiro Kishi, Emi Kashiwabara, Toshihiko Aiba, Shinsuke Inuki, Yukari Fujimoto
  • Organizer: ISBC2017 The Second International Symposium on Biofunctional Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Novel Immunomodulatory Glycoconjugate Ligands Containing Modified Lipid Moiety for Selective Interaction (2017)
  • Author(s): Yohei Arai, Shinsuke Inuki, Toshihiko Aiba, Natsumi Hirata, Shunsuke Kita, Katsumi Maenaka, Koichi Fukase, Yukari Fujimoto
  • Organizer: 19th European Carbohydrate Symposium-EUROCARB2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Immunomodulatory Activities of Glycoconjugates for Understanding of NKT-cell Activation (2017)
  • Author(s): Shinsuke Inuki, Yohei Arai, Natsumi Hirata, Emi Kashiwabara, Toshihiko Aiba, Ippei Ohta, Koichi Fukase, Shunsuke Kita, Katsumi Maenaka, Yukari Fujimoto
  • Organizer: 19th European Carbohydrate Symposium-EUROCARB2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Th2サイトカイン選択的CD1dリガンドを用いた選択性発現メカニズムの解析 (2017)
  • Author(s): 柏原瑛美、平田菜摘、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 東北糖鎖研究会・東京糖鎖研究会合同シンポジウム（第11回東北糖鎖研究会・GlycoTOKYO2017）
• [Presentation] 自然免疫受容体TLR４/MD-2アゴニスト開発を指向したフニクロシンとその誘導体の合成研究 (2017)
  • Author(s): 随尚人 、佐藤啓介 、井貫晋輔 、藤本ゆかり
  • Organizer: 東北糖鎖研究会・東京糖鎖研究会合同シンポジウム（第11回東北糖鎖研究会・GlycoTOKYO2017）
• [Presentation] 脂質部位への種々の極性官能基導入による新規CD1dリガンドの創製研究 (2017)
  • Author(s): 平田菜摘、柏原瑛美、相羽俊彦、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Presentation] 脂質部位の構造展開を基盤とするTh2サイトカイン選択的CD1dリガンドの創製研究 (2017)
  • Author(s): 井貫晋輔、柏原瑛美、平田菜摘、岸惇一郎、藤本ゆかり
  • Organizer: 第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Presentation] LysMドメイン結合型ペプチドグリカン・フラグメントの合成研究 (2017)
  • Author(s): 小笠原陸、長谷川弘毅、富澤一美、Ning Wang、深瀬浩一、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ
• [Presentation] TLR4/MD-2アゴニストの開発を指向したフニクロシンとその誘導体の合成研究 (2017)
  • Author(s): 随尚人、佐藤啓介、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第7回CSJ化学フェスタ
• [Presentation] 光学活性シクロプロパン含有カルジオリピンの全合成 (2017)
  • Author(s): 太田 一平、石橋 俊一、高松 正之、深瀬 浩一、井貫 晋輔、藤本 ゆかり
  • Organizer: 第59回天然有機化合物討論会
• [Presentation] CD1d脂質認識の制御を指向した新規リガンドの合成と機能評価 (2017)
  • Author(s): 平田菜摘、柏原瑛美、相羽俊彦、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Th2サイトカイン選択的CD1dリガンドの開発および機能評価 (2017)
  • Author(s): 柏原瑛美、平田菜摘、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第36回日本糖質学会年会
• [Presentation] 植物由来Gal(a1-6)Gal含有糖脂質の合成 (2017)
  • Author(s): 岸惇一郎、柏原瑛美、相羽俊彦、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第36回日本糖質学会年会
• [Presentation] 植物由来Gal(a1-6)Gal含有糖脂質の合成 (2017)
  • Author(s): 岸惇一郎、柏原瑛美、相羽俊彦、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第52回天然物化学談話会
• [Presentation] TLR4/MD2アゴニストの開発を指向したフニクロシンとその誘導体の合成研究 (2017)
  • Author(s): 随尚人、佐藤啓介、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 第52回天然物化学談話会
• [Presentation] TLR4/MD2アゴニストの開発を指向したフニクロシンとその誘導体の合成研究 (2017)
  • Author(s): 随尚人、佐藤啓介、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 新規素材探索研究会第16回セミナー
• [Presentation] Th2サイトカイン選択的誘導活性を有する新規CD1dリガンドの創製 (2017)
  • Author(s): 井貫晋輔、柏原瑛美、平田菜摘、岸惇一郎、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [Presentation] 自然免疫受容体TLR2の脂質認識部位に注目した脂質改変型リガンド合成と相互作用解析 (2017)
  • Author(s): 荒井洋平、井貫晋輔、藤本ゆかり
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
• [Book] エンドトキシン・自然免疫研究20-自然免疫における化学生物学の貢献-, 「糖脂質α-GalCerを基盤とした脂質改変型CD1dリガンドの創製研究」，隅田泰生，長岡功 編集 (2017)
  • Author(s): 1.井貫晋輔，相羽俊彦，平田菜摘，柏原瑛美，喜多俊介，前仲勝実，深瀬浩一，藤本ゆかり
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 医学図書出版
• [Remarks] 慶應義塾大学 理工学部化学科 生体分子化学（藤本）研究室
  • URL: http://www.chem.keio.ac.jp/~fujimoto-lab/