• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Molecular design of resistance-free membrane-active antimicrobials

Research Project

Project/Area Number 18H03533
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

安原 主馬  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (90545716)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords抗菌剤 / 大環状分子 / 脂質膜 / ペプチドミメティクス / 両親媒性分子
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、細菌の細胞膜を選択的に認識し、膜構造を破壊することで作用する新しい膜活性抗菌剤の開発を行うことを目的とする。多くの生物は、細菌の細胞膜を攻撃することで作用する抗菌性ペプチドを先天的に有しており、多様な細菌に有効かつ薬剤耐性を誘導しないことが知られている。本研究では、抗菌ペプチドの構造をヒントに、よりシンプルな分子骨格を用いた抗菌剤のミニマル・デザインを行うことで、膜活性抗菌剤に求められる本質的な設計指針を明らかにする。抗菌剤の分子ライブラリを構築し、生物活性(抗菌・毒性)および作用機構の評価にもとづいた構造最適化を行うことで、薬剤耐性を誘導しない次世代型の抗菌性分子を実現する。本年度は、前年度までに合成した抗菌剤ライブラリの抗菌活性試験結果をもとにして、さらに高い抗菌活性および低い生体毒性を両立した分子の設計と合成を実施した。具体的には、疎水鎖長およびカチオン性基の空間配置が異なる分子を数種類合成した。また、蛍光色素封入リポソームを用いた膜破壊実験を実施した。ここでは、大腸菌および哺乳類の細胞膜を模倣した脂質組成のリポソームをそれぞれ形成した。良い抗菌活性を示した化合物は、低濃度であっても大腸菌の脂質組成を模倣したモデル膜を効率よく破壊することが明らかになった。数種類の化合物を比較した結果より、抗菌活性と膜破壊活性の間で良い相関が見られた。加えて、抗菌剤の作用機構を評価するために、脂質ナノディスクを新たなモデル膜系として利用する検討も開始した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定であった、分子構造の最適化が完了し、相互作用メカニズム解析のためのモデル膜系についてもその実験手法を確立することができた。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究計画に大きな変更は無く、モデル膜を用いたメカニズム解析について、リポソームおよび脂質ナノディスクを用いた検討を引き続き実施する。加えて、高い抗菌活性を示した化合物を対象として、薬剤耐性試験を実施する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(28 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 7 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Michigan(米国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Unversity of Michigan(米国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Michigan(米国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] pH-Dependent ion permeability control of a modified amphotericin B channel through metal complexation2021

    • Author(s)
      Koshiyama Tomomi、Inoue Yuki、Asada Sana、Kawahara Koki、Ide Shogo、Yasuhara Kazuma、Ohba Masaaki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Pages: 2895-2898

    • DOI

      10.1039/d0cc08368b

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Filopodium-derived vesicles produced by MIM enhance the migration of recipient cells2021

    • Author(s)
      Nishimura T.、Oyama T.、Hu Hooi T.、Fujioka T.、Hanawa-Suetsugu K.、Ikeda K.、Yamada S.i、Kawana H.、Saigusa D.、Ikeda H.、Kurata R.、Oono-Yakura K.、Kitamata M.、Kida K.、Hikita T.、Mizutani K.、Yasuhara K.、Mimori-Kiyosue Y.、Oneyama C.、Kurimoto K.、Hosokawa Y.、Aoki J.、Takai Y.、Arita M.、Suetsugu S.
    • Journal Title

      Dev Cell

      Volume: 56 Pages: 842-859

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2021.02.029

    • NAID

      120007172296

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dipolar Nanocars Based on a Porphyrin Backbone2020

    • Author(s)
      Nishino Toshio、Martin Colin J.、Takeuchi Hiroki、Lim Florence、Yasuhara Kazuma、Gisbert Yohan、Abid Seifallah、Saffon‐Merceron Nathalie、Kammerer Claire、Rapenne Gwenael
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 26 Pages: 12010-12018

    • DOI

      10.1002/chem.202001999

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation of caveolae through cholesterol-depletion-dependent tubulation mediated by PACSIN22020

    • Author(s)
      Gusmira Aini、Takemura Kazuhiro、Lee Shin Yong、Inaba Takehiko、Hanawa-Suetsugu Kyoko、Oono-Yakura Kayoko、Yasuhara Kazuma、Kitao Akio、Suetsugu Shiro
    • Journal Title

      J. Cell. Sci.

      Volume: 133 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1242/jcs.246785

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] New lipid membrane technologies for reconstitution, analysis, and utilization of ‘living’ membrane proteins2020

    • Author(s)
      Yasuhara Kazuma、Morigaki Kenichi
    • Journal Title

      Biophysics and Physicobiology

      Volume: 17 Pages: 125-129

    • DOI

      10.2142/biophysico.bsj-2020021

    • NAID

      130007927236

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biomimetic and Technomimetic Single Molecular Machines2019

    • Author(s)
      Kammerer Claire、Erbland Guillaume、Gisbert Yohan、Nishino Toshio、Yasuhara Kazuma、Rapenne Gwenael
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Issue: 4 Pages: 299-308

    • DOI

      10.1246/cl.181019

    • NAID

      130007624442

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Determination of proton concentration at cardiolipin-containing membrane interfaces and its relation with the peroxidase activity of cytochrome c2019

    • Author(s)
      Parui Partha Pratim、Sarakar Yeasmin、Majumder Rini、Das Sanju、Yang Hongxu、Yasuhara Kazuma、Hirota Shun
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 10 Pages: 9140-9151

    • DOI

      10.1039/c9sc02993a

    • NAID

      120006726658

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Protein surface charge effect on 3D domain swapping in cells for c-type cytochromes2019

    • Author(s)
      Yang Hongxu、Yamanaka Masaru、Nagao Satoshi、Yasuhara Kazuma、Shibata Naoki、Higuchi Yoshiki、Hirota Shun
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      Volume: 1867 Pages: 140265-140265

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2019.140265

    • NAID

      120006726659

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anticancer polymers designed for killing dormant prostate cancer cells.2019

    • Author(s)
      Takahashi, T., Yumoto, K., Yasuhara, K., Enrico T. Nadres, T.E., Kikuchi, Y., Taichman, R.S., and Kuroda, K.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 1096-1096

    • DOI

      10.1038/s41598-018-36608-5

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Light-triggered hydrophilic drug release from liposomes through removal of a photolabile protecting group2019

    • Author(s)
      Goto Yuya、Ueda Masafumi、Sugikawa Kouta、Yasuhara Kazuma、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 9 Pages: 166-171

    • DOI

      10.1039/c8ra08584f

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 抗菌性ペプチドを模倣した新規な膜活性抗菌剤の設計2020

    • Author(s)
      安原主馬,木畑秀仁,中野卓斗,菊池純一
    • Organizer
      日本膜学会第42年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アポリポタンパク質を模倣した両親媒性ポリマーによる脂質ナノディスクの形成2020

    • Author(s)
      安原主馬, 光好佑麿, Jinyu Hao, Rapenne Gwenael
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Biomimetic design of functional amphiphiles for lipid membrane engineering2020

    • Author(s)
      K. Yasuhara
    • Organizer
      Workshop “Supramolecular approaches to synthetic molecular engines”
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生体膜に作用する両親媒性カリックスアレーン誘導体の設計と生理活性2020

    • Author(s)
      廣中彩乃, 石原美香, Rapenne Gwenael, 安原主馬
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 生き物にまなぶ新材料-バイオミメティクスとナノマテリアル-2019

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      異業種交流会 関西テクノサークル
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脂質膜の機能・構造を操る両親媒性分子のデザイン2019

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      第3回生体膜と生体モデル膜セミナー
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 自己組織化によって形成された脂質ナノディスクと細胞の相互作用2019

    • Author(s)
      安原主馬, 光好佑麿, Jinyu Hao, Rapenne Gwenael, 菊池純一
    • Organizer
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 両親媒性ランダムコポリマーによる脂質二分子膜の断片化と自発的なナノディスク形成2019

    • Author(s)
      安原主馬, 荒木田臣, 光好佑麿, Jinyu Hao, Rapenne Gwenael, 菊池純一
    • Organizer
      膜シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of lipid bilayer nanodisc by membrane-active amphiphilic polymethacrylate random copolymer2019

    • Author(s)
      K. Yasuhara, Y. Mitsuyoshi, J. Hao, J. Arakida, G.Rapenne, J.Kikuchi
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cationic calixarene derivative as a membrane-active antimicrobial agent2019

    • Author(s)
      K. Yasuhara, T. Nakano, H. Kibata, J. Kikuchi
    • Organizer
      ACS National meeting Spring 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脂質膜の機能・構造を操る両親媒性分子のバイオミメティック・デザイン2018

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      第36回 関西界面科学セミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体膜の機能・構造をあやつる両親媒性分子のバイオミメティック・デザイン2018

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      第17回 崇城大学ライフサイエンス特別講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Biomimetic design of membrane-active functional amphiphiles2018

    • Author(s)
      K. Yasuhara
    • Organizer
      Department of Materials Science and Engineering Seminar, Stony Brook University
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Structure-activity relationship of membrane-active antimicrobial macrocycles2018

    • Author(s)
      K. Yasuhara, T. Nakano, H. Kibata, J. Kikuchi
    • Organizer
      1st G'L'owing Polymer Symposium in KANTO
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自然にまなぶ薬剤耐性フリー抗菌剤のデザイン2018

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会関西ワークショップ2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi