2020 Fiscal Year Research-status Report
Dynamics in polypeptides and its regulation: Cell transport and amyloid formation
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19K05394
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| Research Institution | Himeji Dokkyo University |
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Principal Investigator |
岡村 恵美子 姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (00160705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安岐 健三 姫路獨協大学, 薬学部, 助教 (50714945)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超精密計測 / 生物物理 / リアルタイム解析 / NMR / アミロイド形成 / 細胞輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 前年度に、アミロイドβ (Aβ)を対象として、Aβの線維形成に至る初期過程のNMRリアルタイム計測を実施し、1H NMRリアルタイム計測がAβの線維化を起こす引き金となるオリゴマー形成の解析に有効であることを明らかにした。今年度に成果を取りまとめ、Pure and Applied Chemistry誌に論文が掲載された。
本年度は、さらに、Aβペプチドにフッ素化アミノ酸を導入し、19F NMRを用いて、繊維化の引き金となる初期凝集の制御機構を検討した。そのために、Aβペプチドにフッ素化アミノ酸を導入してペプチドを識別した。Aβフラグメントの末端および線維形成に必須とされる部位をフッ素でラベルして19F NMR計測を実施したところ、アミロイド線維形成に必須とされる部位では、末端に比べて凝集の進行が速くなった。この結果は、19F NMRでペプチド・タンパク質の部位による会合・凝集挙動の相違をリアルタイム解析することが可能であることを示しており、今後、これらの凝集を阻害する条件・阻害候補物質の探索に活かせるものと期待される。
2. In-cell NMR を用いて、ペプチドの細胞内輸送のリアルタイム計測を開始した。細胞膜透過性を有する塩基性のアルギニンペプチドを含む誘導体を対象とし、フッ素化アミノ酸を用いて、19F NMRでペプチドを識別した。ヒト白血病細胞株・HL60への取り込みを分単位の時間分解で計測した結果、アルギニン、リジンを含む塩基性ペプチドに中性のアミノ酸残基を導入すると、19F NMRシグナル強度の減少が観測され、細胞への取り込みが促進されることを見出した。今後、ペプチド配列をデザインしながら同様の解析を行うことにより、生きた細胞へのくすりの効率的な吸収に何が必要かを明らかにし、得られた結果をもとに、吸収を促進するくすりの設計を目指す予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍による緊急事態宣言の発令などで研究室への出入りが制限され、当初の研究計画に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. NMRリアルタイム計測を用いて、アミロイド形成を阻害する条件や物質の探索とその制御機構を明らかにしていく。線維化の抑制が示唆される「ポリフェノール」や脂質 の「ナノディスク」を加えて、抑制の有無と制御の機構を探る。引き続き、フッ素化アミノ酸でAβを識別する。
2. In-cell 19F NMR による“生きた細胞”への機能性ペプチドの輸送解析を引き続き実施する。細胞膜透過性を有する種々のペプチドを対象とし、フッ素化アミノ酸を用いて、19F NMRで、ヒト白血病細胞株・HL60への取り込みをリアルタイム計測し、定量的な速度論へ展開する予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で研究の実施に遅れが生じたため。
今後は、フッ素化アミノ酸その他ペプチド合成試薬の購入、NMR重水素化溶媒と試料菅の購入、実験データ解析用ソフトを含む解析システムの整備のために使用する。
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