量子化学計算に基づくアルツハイマー病予防トリペプチド設計の基盤確立

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18844
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮地 輝光 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40452023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福井 浩二 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (80399807)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 抗酸化活性 / トリペプチド / 量子化学計算 / 疾患予防効果

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、量子化学計算により求めたトリペプチドの電子状態情報から、トリペプチドの生体内活性酸素種に対する抗酸化活性、およびアルツハイマー病といった疾患予防に寄与する電子状態情報を明らかにすることをめざす。
そのため本研究計画では、種々トリペプチドについて、抗酸化活性測定、量子化学計算による電子状態情報の解析、マウスを用いた疾患予防効果の分析を行う。研究２年目の２０２２年度は、量子化学計算により種々トリペプチドの最高被占軌道（HOMO）のエネルギー準位、イオン化ポテンシャルを明らかにした。この計算結果から、ヒドロキシラジカルに対する抗酸化活性を評価するトリペプチド１０種を選択し、その活性を定量的に評価した。また、２０２１年度に明らかにした抗酸化トリペプチドを経口投与したマウスの飼育を開始した。
測定した抗酸化活性と量子化学計算結果から種々電子状態との間の相関解析を行った結果、２０２１年度に明らかにしたトリペプチドの HOMO のエネルギー準位およびイオン化ポテンシャルが抗酸化活性との間により高い相関性があることが確認された。すなわち、量子化学計算によりもとまる HOMO のエネルギー準位およびイオン化ポテンシャルは、トリペプチドの抗酸化活性を予測する電子状態情報および分子構造特性として利用である可能性が高まった。またトリペプチド末端アミノ酸側鎖のかさ高さもトリペプチドの抗酸化活性に影響を及ぼすことが確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験に欠かせない純水の製造装置が故障したため、予定していた抗酸化活性測定やマウス実験にやや遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

すでに抗酸化活性を示すトリペプチドを経口投与したマウスの飼育をすすめている。これら飼育したマウスを用いた実験を今年度に実施し、疾患に対する予防効果を検証する。また、２０２２年度の量子化学計算から新たに抗酸化活性があると予測されるトリペプチドについて、トリペプチドの調製、抗酸化活性測定、およびマウス実験を進めていく予定である。

Causes of Carryover

純水製造装置の故障により、予定していた抗酸化活性測定やマウス実験が大幅に遅れ、実験が予定通り進まなかった。そのため予定していたトリペプチドの調製に必要な試薬等消耗品を購入しなかったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額については２０２３年度のトリペプチド調製と抗酸化活性測定試薬の購入に充てる計画である。