2021 Fiscal Year Final Research Report

Structural basis for antiviral and antibacterial activities of milk protein lactoferrin and its activity enhancement

Research Project

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Project/Area Number	18H02151
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 38050:Food sciences-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Nagata Koji 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30280788)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木道生東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10647655) 川上浩共立女子大学, 家政学部, 教授 (90458860)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ラクトフェリン / C型肝炎ウイルス / ノロウイルス / 虫歯菌 / 唾液凝集素 / 分子間相互作用解析 / 立体構造解析 / 作用機構可視化
Outline of Final Research Achievements	To clarify the molecular basis of the antiviral and antibacterial activities of lactoferrin (LF), we prepared recombinant viral, bacterial, and human proteins related to the above activities of LF, and proceeded with intermolecular interaction analysis and structural analysis and prediction of complexes. For the antiviral activity, we found that papain, a food additive, efficiently degrades the norovirus outer capsule protein P domain. For antibacterial activity, we confirmed that LF inhibits the interaction between S. mutans surface protein and human salivary agglutinin (SAG) by binding to SAG, and analyzed/predicted the structures of the protein complexes.
Free Research Field	食品物理化学・構造生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	ラクトフェリン（LF）の抗菌・抗ウイルス作用について、分子構造に基づく作用機構解明・可視化を進めた。LFがヒト唾液凝集素のSRCRドメインに結合することを示し、SRCRドメインの立体構造を解明し、複合体モデルを構築して、LFが虫歯菌の歯面吸着を阻害するしくみをおおよそ明らかにした。また、LFの抗ウイルス活性を検討する過程で、食品添加物のパパインが効果的にノロウイルス外被タンパク質を分解することを見出した。これらの成果はLFやパパインといった天然タンパク質の機能を活かすことで、ある程度の抗菌・抗ウイルスは実現できることを示すものであり、持続可能な食生活の実現に寄与すると期待している。