Comprehensive understanding of the phospholipid flip mechanism in the endoplasmic reticulum and establishment of the control technology of biomembrane dynamics

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02941
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: Nakano Minoru 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (70314226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 恵介 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 准教授 (00553281)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: リン脂質 / フリップフロップ / 蛍光 / 中性子散乱 / 膜貫通ペプチド

Outline of Final Research Achievements

Aiming to reproduce the function of phospholipid scramblases with artificial peptides, we searched for the optimal transmembrane amino acid sequence to scramble membrane phospholipids and used the peptides to realize a new method to control cell function and survival. We introduced polar amino acid residue(s) into the center of the transmembrane sequence of the peptides and optimized their phospholipid scramblase activity by changing the type and arrangement of the residues. By inserting the peptide with scramblase activity into the cell membranes, we succeeded in exposing the phosphatidylserine (PS) on the cytoplasmic side of the cell membrane to the outside, and in phagocytosis of the PS-exposed cells by macrophages.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で確立した種々の脂質ダイナミクス評価法は、リン脂質スクランブラーゼやフリッパーゼなどの機能評価、機能解明に貢献すると考えられる。また、本研究により人工ペプチドを用いて細胞の機能や生死を制御する新たな手法を構築することができた。この手法は新たなケミカルバイオロジー技術として、がんなどの様々な疾患に対する新たな治療法の創出に繋がる可能性があり、ペプチドの膜挿入の細胞選択性やスクランブラーゼ活性の向上を図ることで、その実現が期待される。