2018 Fiscal Year Research-status Report
Development and pharmacological investigation of novel diselenide compounds as a medicine for folding diseases
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17K18123
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
荒井 堅太 東海大学, 理学部, 講師 (60728062)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セレン / フォールディング / 酸化ストレス / 神経変性疾患 / セレネニルスルフィド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化還元酵素の一種であるProtein disulfide isomerase（PDI）はタンパク質の酸化的フォールディング反応を触媒する。しかし、PDIの活性中心におけるチオール（SH）基は酸化的にニトロソ化されることで酵素活性が著しく減退し、タンパク質のミスフォールディングを助長する。ミスフォールド体は致命的な神経変性疾患の原因となると考えられており、有効な医薬製剤開発が急がれる。本研究では、ROS・RNS 除去および失活PDI の還元的再活性化の両者を促す両機能性試薬の開発を目指した。
本研究課題２年目は、①：昨年度までに合成した化合物のニトロソ化による失活型PDIの再活性化、②：分子デザインの再考と合成検討、③：新規化合物の酸化還元挙動の解明、以上3点について検討した。
①：昨年度に合成したジセレニド（Se-Se）化合物シリーズを触媒としてPDIの脱ニトロソ化活性の評価を行った。しかし、当初想定していた活性よりも低く。分子デザインの再考を余儀なくされた。
②：①を受け、より高い脱ニトロソ化触媒活性を期待し、新たにセレネニルスルフィド（Se-S）結合を鍵モチーフとする新規化合物の合成に取り組んだ。目的化合物を滞りなく得ることができた為、さらに化合物が持つアミノ基に種々のアミノ酸を導入することで、さらなる活性の強化を図った。
③：基礎知見として合成化合物の酸化還元電位の測定を行った。結果として、合成したすべてのSe-S系化合物はSe-Se系化合物よりも高い酸化還元電位を有しており、Se-S結合がチオール分子によって容易にセレノール(SeH)・チオール(SH)体へと活性化されることが明らかとなった。このため、合成したSe-S系化合物が高いオキシドレダクターゼ様活性を有することも明らかにした。現在、これらの内容をまとめた論文を国際化学誌に投稿し、査読中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プロジェクト開始時（前年度）に想起していた各種化合物の触媒活性が低かったことは予定外であったものの、その後の分子設計の再考と合成は滞りなく進行した。良好な生物活性も確認されており、本プロジェクトの進捗状況は概ね良好といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目は、今年度合成した化合物を触媒として「失活型PDIの再活性化実験」を行う。今年度と同様に、PDI活性中心のチオール（SH）基をS-ニトロソ化したS－ニトロソPDI（SNO-PDI）を失活型PDIとして調整し、試験管内における合成化合物の脱ニトロソ化触媒能を評価する。さらに、今年度は、細胞内における脱ニトロソ化活性についても検討する予定である。培養細胞に対して合成化合物を用いて処理した後、ニトロソ化試薬（ニトロソシステイン等）を添加し、細胞内ニトロソ化タンパク質レベルを定量する。さらに、細胞内の病原性タンパク質（アミロイドβ）とROS種の量を定量し、化合物群の神経変性疾患に対する薬理活性について検証する（PLoS one, 2011, 6, e25788）。一方、ROS・RNSによる小胞体ストレスとMF体生成応答による細胞アポトーシスの抑制機能も評価する。文献（Methods Mol Biol. 2009, 559, 191）を参考に、マウス胚性線維芽細胞を用いた実験にて検証する。
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| Causes of Carryover |
国際会議参加にともなう海外出張旅費として使用する予定であったが、学内の海外出張助成金に申請したところ、採択され、これによって必要経費を賄うことが出来たため。
生じた未使用分は、次年度の消耗品購入に充てる予定である。
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