2021 Fiscal Year Research-status Report
In silico molecular design of transmembrane peptide induces lipid flipping
| Project/Area Number |
19K05378
|
|---|
| Research Institution | Hokuriku University |
|---|
Principal Investigator |
齋藤 大明 北陸大学, 薬学部, 准教授 (40506820)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中尾 裕之 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (00805020)
森下 徹也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10392672)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 分子シミュレーション / 脂質フリップ / 自由エネルギー |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では「リン脂質フリップを誘起する膜貫通ペプチドの計算分子設計」を行う.研究の目的は計算科学の方法(分子モデリング・分子動力学シミュレー ション・自由エネルギー計算)を用いて，脂質フリップを誘起する膜貫通(TM)ペプチドの分子設計を行う.具体的には，1.長さや残基配列を変更したTMペプチド をリン脂質膜に挿入したMD計算を行い，膜内でのTMペプチドの分子配向やアミノ酸残基の構造や相互作用特性の観測を行う.また，2.高速・高精度の自由エネル ギー計算法を開発し，モデルTMペプチド周辺の脂質フリップの起こりやすさを定量的に評価する計算技術を確立する.さらに，開発した自由エネルギー計算を用 いて，3.TMペプチドの分子構成変化に対する脂質フリップ特性変化を評価し比較・検証する.これらMD計算で得られるペプチドの膜内構造や，脂質フリップ特性 のデータはTMペプチドの分子設計のための指標データとなる.1-3の課題研究によって得られた計算データの集積・解析し，新たなTMペプチドの分子設計指針を 与える.実際にモデイングしたTMペプチドの脂質フリップ能の評価・最適化を行い，4.新規TMペプチドの合成・評価の実験も行う.開発した計算手法，研究プロト コルは新規TMペプチドの合成や実験研究を加速させる基盤技術となると確信する. TMペプチドによる脂質フリップの研究は実験観測の難しさから十分な研究がされていない現状にあり，脂質フリップ誘起の分子メカニズム解明の学術的意義は大 きい.また，ドラッグデリバリー材料として期待される脂質ベシクルは，脂質膜を構成する分子組成や形状(脂質曲率)が機能決定のための重要因子となる.TM ペプチドはこれら要素を調整，決定するための構成分子として期待されており，脂質フリップを促進するTMペプチドの分子設計技術の確立は薬学・医療分野にお いても重要課題である.
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究代表者の所属の変更に伴い、研究業務に当てられる時間が減少した。また研究室で使用できる計算機の設置と運用が遅れたことも要因となっている。今後は 外部の大型計算機の利用申請を行い、進捗の遅れを取り戻す予定である。本年度は、分担の研究者と共に新たな膜貫通ペプチド系の脂質フリップ特性解析のために、長時間の分子動力学シミュレーションの膜内構造の詳細な解析を行い、脂質フリップの自由エネルギー曲線の評価計算を行う。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、「TMペプチドのMDシミュレーションと構造・相互作用解析」と「脂質フリップのための自由エネルギー計算手法の開発」のための検証研究を進めてい く。さらに、今後は「TMペプチドの分子構成変化に対する脂質フリップ特性変化の検証」と「新規TMペプチドの設計・合成・評価」も行っていく予定である。こ れら研究によって得られた計算データの集積・解析によって，脂質フリップ促進ための新たなTMペプチドの分子設計指針を与える.
|
| Causes of Carryover |
緊急事態宣言等の対応により参加を予定していた学会や国際学会の旅費が無くたった。大型計算機の使用申請が許可され、計算機購入の必要が無くなったため。
|
Research Products
(8 results)
-
-
-
-
[Presentation] コロナチン立体異性体フォーカスドライブラリーを用いたジャスモン酸受容体サブタイプ選択的リガンドの開発2022
Author(s)
林 謙吾, 加藤信樹, 野本春菜, 中山美涼, Khurram Bashir, Andrea Chini, 高橋聡史, 齋藤大明, 渡部楽, 高岡洋輔, 田中真帆, 永野惇, 関原明, Roberto Solano, 上田実
Organizer
日本農芸学会2022
-
-
-
-
