グラミシジンＡの大規模構造活性相関による新規生物活性分子の創出
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18J14134
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Biomolecular chemistry
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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| Research Fellow |
高田 悠里 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 有機化学 / ペプチド / 化合物ライブラリー / 構造活性相関 / 固相合成 / スクリーニング / イオンチャネル / コンビナトリアル化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラミシジンAは、15個のD,L-アミノ酸が交互に配列する抗菌ペプチド天然物である。グラミシジンAは、強力な抗菌活性を示す一方で、顕著な哺乳細胞毒性を示すため、抗菌薬としての適用は著しく限られている。本研究では、グラミシジンAを構造基盤とし、多様な側鎖構造パターンを持つ数千種類のグラミシジンA類縁体を合成・評価することで、グラミシジンAの持つ抗菌活性・細胞毒性を分離し、選択的な活性を示す新規類縁体の創出を目指す。
本年度は、抗菌ペプチドであるグラミシジンAのone-bead-one-compound (OBOC)ライブラリー構築およびスクリーニング法を確立・実施し、研究を展開した。第4, 6, 8, 10, 12, 14残基に、バリン、ロイシンに加え、側鎖間で水素結合形成可能なモノマーとしてスレオニン、N-メチルアスパラギンをsplit-and-mix法によりランダムに導入した4096種類の類縁体群で構成されるOBOCライブラリーを構築した。続いて、リポソームを用いたイオン透過活性試験と、P388マウス白血病細胞を用いた細胞毒性試験、化膿レンサ球菌に対する抗菌活性試験の3種のスクリーニングにより、ライブラリーを統一的に評価した。その結果、グラミシジンAと同様の高いイオン透過活性と細胞毒性を示す類縁体のほかに、高いイオン透過活性と減弱した細胞毒性を示す類縁体等、グラミシジンAと特性の異なる類縁体を複数得ることに成功した。さらに、グラミシジンAと同程度以上の抗菌活性を示す化合物を見出した。また、MS/MS解析により、全ヒット化合物の構造を決定し、その中から選定した20種類の化合物の詳細な機能評価を行った。天然物に比して優れた活性を有する新規類縁体および高度に細菌選択的な毒性を示す新規類縁体の創出を実現した。これらの化合物は、有用な新規抗菌薬シーズとなることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
グラミシジンAを構造基盤とした多様な側鎖構造パターンを持つ数千種類のグラミシジンA類縁体群で構成されるライブラリーの構築および3種のスクリーニングを完了し、天然物とは異なる活性特性を示す化合物を複数得ることに成功した。また、これらの化合物について構造決定を完了し、スケールアップ合成と精製により純粋な類縁体を調製した。これらの哺乳細胞毒性の容量作用関係とイオン透過活性、グラム陽性菌に対する抗菌スペクトルの詳細な生物活性評価を実施したところ、選定した全化合物がグラミシジンAと同等もしくはそれ以上のイオン透過活性を示した。さらに、これらの中から強力な抗菌活性を示すものも多数見出した。中でも、試験に付した全ての菌株に対して天然物よりも2-4倍抗菌活性が増強した化合物や、哺乳細胞に対する細胞毒性が著しく減弱したにも関わらず、抗菌活性が増強した化合物が得られた。以上のように、天然物に比して優れた活性を有する新規グラミシジンA類縁体および高度に細菌選択的な毒性を示す新規グラミシジンA類縁体の創出を実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
哺乳細胞に対する細胞毒性が著しく減弱したにも関わらず、抗菌活性が増強した化合物については、有用な新規抗菌薬シーズとなることが期待されるため、共同研究者と連携して哺乳動物に対する毒性、治癒効果の評価を試みる。また、これらの化合物について、三次元構造情報の取得や、細胞内局在を評価することで、グラミシジンAの示す多様な生物活性に対する寄与を明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
