2021 Fiscal Year Research-status Report

Dynamics in polypeptides and its regulation: Cell transport and amyloid formation

Research Project

Project/Area Number	19K05394
Research Institution	Himeji Dokkyo University
Principal Investigator	岡村恵美子姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (00160705)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安岐健三姫路獨協大学, 薬学部, 助教 (50714945)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements	1. アミロイド形成初期過程のNMR計測前年度の研究で、アミロイドβ (Aβ)フラグメントにフッ素化アミノ酸を導入してペプチドの部位を選択的にラベルすることで、19F NMRを用いて、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で解析可能であることが明らかとなった。この成果を活用して、本年度は、Aβと同様に線維化を引き起こし、パーキンソン病の発症に関係すると言われるタンパク質・αシヌクレイン71-82フラグメントを用いて、19F NMRで繊維化の引き金となる初期凝集過程の計測および部位による凝集挙動の相違を解析した。その結果、αシヌクレイン71-82フラグメント中に４箇所存在するバリン残基のうち、線維化に関係すると予想される部位をフッ素化アミノ酸で置換すると、初期凝集が著しく抑えられること、末端のバリン残基では、置換による影響が比較的少ないことが明らかとなった。これらの知見は、今後、創薬への手掛かりになると期待される。 2. In-cell NMRによる膜透過前年度にペプチドの細胞内輸送のリアルタイム計測を行い、アルギニン、リジンを含む塩基性ペプチドに疎水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。しかしながら、同時に、疎水性アミノ酸の導入により細胞毒性が増大することも明らかとなった。このため、本年度は、良好な細胞膜透過性を有し、かつ、毒性の低いペプチド配列の設計をめざして検討を開始した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason コロナ禍で研究室への出入りが引き続き制限され、当初の研究計画に遅れが生じた。
Strategy for Future Research Activity	1. αシヌクレインフラグメントペプチドの初期凝集を阻害する条件と阻害物質の検討 NMRリアルタイム計測を用いて、αシヌクレイン71-82フラグメントペプチドを対象に、線維形成を阻害する条件や阻害物質の探索とその制御機構を明らかにしていく。フッ素化アミノ酸でペプチドを識別する。 2. In-cell 19F NMRによる有効で毒性の少ない膜透過ペプチドの開発疎水性のアミノ酸残基を含む塩基性ペプチドをデザインして、良好な細胞膜透過性を有し、かつ、毒性の低いペプチド配列について検討する。
Causes of Carryover	コロナ禍で研究の実施に遅れが生じたため。今後、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、データ解析システムの整備、成果発表のため国内・国際会議の旅費に充当する予定である。
Remarks	姫路獨協大学薬学部生物物理化学研究室研究内容 https://www.himeji-du.ac.jp/faculty/f_lab/bpc/research.html