2019 Fiscal Year Research-status Report
生物活性発現初期段階におけるフラボン類とリン脂質膜との相互作用解析
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19K07138
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
植草 義徳 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 助教 (30753024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木内 文之 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 教授 (60161402)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フラボノイド / リン脂質膜 / 相互作用 / フラボン / フラボノール / 生物活性 / NMR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（1）フラボノイド類のリン脂質膜親和性と抗炎症作用（リポ多糖誘導性NO産生抑制活性）の関連性について検討したところ、一部のフラボン類においてリン脂質膜親和性と抗炎症作用の間に正の相関が認められたことから、対象とするフラボノイド類をフラボノール類まで拡張した。ルチンおよびクエルセチンを出発材料として、様々な置換パターンを有する6種類のフラボノール誘導体（メチル化体）を化学合成した。これら化合物のリン脂質膜親和性を評価したところ、フラボノール類の5位水酸基はリン脂質膜に対する親和性向上に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。このことはフラボン類を用いた同様の検討結果と共通しており、フラボノイド類全般に当てはまる可能性が考えられた。フラボノール類に特有な3位水酸基をメトキシ基に置換ところ、リン脂質膜親和性は低下した。したがって、リン脂質膜に対する親和性は化合物の疎水性の度合いのみに支配されているのではなく、分子間相互作用に影響を与える他の因子の関与が示唆された。フラボノール誘導体のNO産生抑制活性については、3位水酸基を保持している化合物が比較的高い活性を有する傾向がみられたが、メトキシ基を全く持たないクエルセチンの活性強度は比較的低かった。
（2）溶液NMRを用いたフラボノイド類とリン脂質膜の相互作用解析に必要なモデルリン脂質膜（DMPCおよびDHPCから構成されるバイセル）を調製し、フラボノイド類非存在下におけるリン脂質分子集合体の1H NMR化学シフトを重水中にて取得した。
（3）生細胞におけるフラボノイド類の細胞膜親和性および細胞透過性を検討するために、Coco-2細胞を用いた評価系を構築し、フラボン類の評価を開始した。
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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
フラボン誘導体の合成は既に着手していたことから、予定していた構造活性相関に資する多種多様のフラボン誘導体（メチル化体）を早い段階から利用することが可能であった。このことから、Caco-2細胞を用いたこれら化合物の細胞膜親和性および透過性実験を前倒することとし、評価系の構築に取り組んだ。化合物を評価するためにはCaco-2細胞による単層膜形成が必要であり、この培養時間が律速となっている。リン脂質膜親和性および抗炎症作用の評価系は機能しており、化合物の評価データを安定的に取得できている。検討対象化合物をフラボノール類まで拡張したが、化学合成にやや時間を費やしたことから本年度に準備できたフラボノール誘導体の種類は限定的であった。酸素官能基の置換パターンを変えたフラボノール類縁体を順次合成しており、リン脂質膜親和性と生物活性（抗炎症作用）強度との連関解析および構造活性相関解析は継続中である。バイセル試料は別の研究課題（18K05525：植草分担）と連携することで高品質の試料調製が達成されており、NMR測定条件も最適化されつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
系統的な構造活性相関解析が可能になるよう様々なフラボノール誘導体の化学合成を強く推進し、リン脂質膜親和性、抗炎症作用、および細胞膜透過性の評価を順次遂行する。またフラボン誘導体で得られた結果と比較検討することで、フラボノイド類のリン脂質膜親和性を決定する因子を特定する。ある特定の水酸基がメトキシ基に置換されるとリン脂質膜親和性が低下するが、どのような要因によって引き起こされているのかは未だ不明のままである。これを解決するために、NMRを用いた分子間相互作用解析を行う。具体的には、バイセルに対象フラボノイド類を作用させて溶液NMR計測し、相互作用に重要な部位を特定するとともに、分子間の空間距離情報を解析することにより本相互作用の構造的基盤を分子レベルで明らかにする。以上が解明されれば、フラボノイド類の細胞内への取り込みあるいは細胞膜上のタンパク質との結合に至るまでの生物活性発現初期過程を明確にできると期待している。また、抗炎症作用以外の他の生物活性の評価も視野に入れながら、フラボノイド類のリン脂質膜親和性と生物活性強度の関連性についてさらなる検討を進め、生物活性のより高い化合物の創出を目指す。
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