2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体膜構成脂質の機能を探る小分子の再発見と作用機構の解明
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25242073
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村田 道雄 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40183652)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅川 雄一 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20587779)
土川 博史 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30460992)
松森 信明 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50314357)
花島 慎弥 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50373353)
松岡 茂 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60456184)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | コレステロール / 脂質二重膜 / 脂質ラフト / 小分子プローブ / 表面プラズモン共鳴 / 重水素固体NMR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ステロイド認識化合物として、セオネラミド(theonellamide-A)について重水素固体NMRによるラフト脂質との直接相互作用の観測を行った。膜中の重水素化コレステロール・エルゴステロールと相互作用することを重水素NMRで検出することによって、セオネラミドと結合するステロール誘導体を探索した結果、25-OH コレステロールおよび17-OH プレグレノンなどが複合体構造解析に適していることを見出すことができ、それぞれについて、NMR滴定を用いてセオネラミドに対する親和性定量に成功した。これらのステロール誘導体を用いて、複合体の構造解析に必要なNMR情報を得ることに成功した。
膜に結合したステロール分子を認識する 小分子プローブの機構解明として、ステロールとポリエン抗生物質に着目し、分子間に観測される磁気双極子相互作用を固体NMRのREDOR法において検出することに成功した。また、REDOR法のデータと抗生物質・ステロール複合体の座標データの相関を定量する手法を開発して、複合体構造を推定することができた。
膜脂質を特異的に認識する新たな小分子プローブの天然物からの再発見するために、前年度に確立したSPRによる効率的手法とリポソームから蛍光色素の漏出実験を用いて、生薬成分を中心にスクリーニングを開始した。植物成分には、特にサポニンに代表されるステロイド配糖体が含まれており、膜ステロールとの間で特異的な分子認識が期待される。さらに、膜脂質と高い親和性を示す候補化合物の絞り込みを行っているが、ジギトニンを候補化合物としてさらに検討する予定である。
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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
膜に結合したステロール分子を認識する 小分子プローブの複合体について構造解析法を精査し、方法論を確立することができた。具体的には、フッ素および13Cで評したステロール誘導体を用いて、膜中のポリエン抗生物質やリン脂質との間に観測される磁気双極子相互作用を固体NMRを用いて観測することに成功し、分子動力学計算と組み合わせることによって抗生物質・ステロール複合体のおおよその構造を推定することができた。
また、ステロイド認識化合物として、セオネラミドについて重水素固体NMRによるラフト脂質との直接相互作用の観測を行った。膜中の重水素化コレステロール・エルゴステロールと相互作用することを利用して、セオネラミドと結合するステロール誘導体を探索した結果、結合リガンドとして25-OH コレステロールと17-OHプレグネロンを見つけることができ、今後の複合体構造の精密構造解析に資することが期待される。以上のことから研究は順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜脂質に直接作用する小分子プローブを用いて、膜タンパク質を含むモデル系を作成する。すなわち、膜脂質が担っている膜タンパク質機能を調節する機構を解析できるモデル系を構築して、小分子プローブ・膜脂質・膜タンパク質３者の相互作用を精査する。具体的には、NMRおよび分子動力学計算によって膜脂質・膜タンパク質複合体のモデリングを行うことによって、小分子プローブ－膜タンパク質間、および膜脂質－膜タンパク質間の相互作用の分子機構を解明する。この知見に基づいて、細胞上の膜脂質－受容体間相互作用を膜モデル系において再現する。今年度は、サポニンなど、新たに検討を始めたステロール認識分子について、その相互作用様式を精査することを通じて、モデル系の構築を図る。
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| Remarks |
村田研究室HP http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/murata/index.html
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