Synthesis of non-native phospholipids with an inverted polar headgroup by lipidmutation and their aggregation behavior
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21K05006
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
玉井 伸岳 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (00363135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松木 均 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 教授 (40229448)
後藤 優樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 准教授 (30507455)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 非天然リン脂質 / リン脂質二重膜 / 高圧相挙動 / 示差走査熱量法 / 二重膜相転移 |
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| Outline of Research at the Start |
生体膜は化学構造の異なる多種多様なリン脂質によって構成されるが、スフィンゴリン脂質を除けば、それらは全てグリセロリン脂質であり、共通してグリセロール骨格にリン酸基がエステル結合した化学構造（PA構造）を有する。この共通性の生物学的・化学的意義を明確にすることを目指し、本申請課題研究では、リピッドミューテーションによる極性基転置非天然リン脂質の創製およびその二重膜構造・物性の評価を行う。同時に、非天然リン脂質を含めたより広範な研究対象における新たな脂質学を広く展開し、次世代に向けた膜研究の新たな潮流の創出を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
スフィンゴリン脂質を除くほぼ全ての生体膜構成リン脂質がグリセロリン脂質に分類されるという事実からも明らかなように、大半の生体膜構成リン脂質は、グリセロール骨格にリン酸基がエステル結合した分子構造（B-Pモジュール）を共通して有している。これまで長年にわたって我々が取り組んできた天然グリセロリン脂質を対象とした系統的研究では、全てのグリセロリン脂質に共通するB-Pモジュールの化学的および生物学的意義に関する理解を得るのは非常に難しいと言わざるを得ない。こういった背景を踏まえ、本課題研究では、天然リン脂質の化学構造を部分的に改変した、いわば変異導入非天然リン脂質を合成し、その二重膜物性を調べることで、対比的に天然リン脂質分子の機能と特性を明確化することを主目的としている。本年度の研究成果は、以下の４点である。
（１）リン酸基を一つ有する極性基転置リン脂質（P1-N型リン脂質）の類似体（リン酸基に二つのエチル基が結合した脂質）の合成および精製。
（２）極性基転置リン脂質の類似体である各種ベタイン型脂質の合成。
（３）先行研究として以前より進めてきた、アミド結合型非天然リン脂質の合成に関して、光学異性体（R体とL体）の合成。
（４）当初の計画には含まれていない新規非天然脂質の合成。
（１）に関しては、広く公表できるほどの成果が得られていないので、引き続き研究を進めていく。（２）に関しては、合成・精製に成功しており、現在、成果報告に必要な物性データの取得に取り組んでいる。（３）および（４）については、本研究の関連テーマの成果であり、引き続き並行して進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請時に作成した本課題研究の計画では、新たに極性基転置リン脂質（P1-N型リン脂質）の合成が完了していなければならないが、現状、二重膜構造および熱力学特性に関する物性研究に使用できるほど高純度のサンプルの入手に成功していない。一方で、本研究に関連したテーマに関する成果は順調に得られている。これらのことを踏まえ、当該年度の進捗状況を達成度に基づき判断すると、芳しいとはいえないものの全体的には前進していることから、「やや遅れている」とした。詳細は以下のとおりである。
（１）P1-N型リン脂質の合成研究（達成度３）：当初予定していたP1-N型リン脂質は得られておらず、最終段階のリン酸基の導入に改善が必要であることがわかった。加えて精製が非常に難しく、この点を含めて今後さらなる改善策を講ずる必要がある。
（２）極性基転置リン脂質の類似体である各種ベタイン型脂質の合成（達成度９）：リン酸基導入の改善策の検討のため、類似体の酢酸およびスルホン酸基を持つベタイン型脂質の合成・精製を試みた。こちらに関しては、物性測定の予備実験をすでに行っている。
（３）先行研究の進捗（達成度８）：先行研究として進めてきた、アミド結合型非天然リン脂質の合成に関して、光学異性体（R体とL体）の合成・精製に成功し、今後物性測定に着手する。
（４）新規非天然脂質の合成（達成度８）：昨年度の成果報告で述べたように、本研究の遂行中に、当初の計画では想定していなかった有用な合成脂質が得られ、その有効性を考慮し、こちらについても研究を進めている。当該年度は、いくつかのサンプルについて物性測定を行ない、対イオンと二重膜安定性に関する興味深い結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度および当該年度の研究の進捗状況を踏まえ、当初申請した本課題の中心的命題を十分考慮したうえで研究計画を幾分修正する必要がある。また、本課題研究を遂行している過程で、計画通りの研究の進捗を妨げる幾つかの問題点が見つかったため、研究計画の修正にはその改善策を考慮に入れなければならない。以下にそれらの問題点と修正計画について簡単にまとめる。
（問題点）合成経路の最終段階に相当するリン酸基の導入段階で想定通りに反応が進まず、現状、純度および収率の点で、当初の研究目的に適ったP1-N型リン脂質の合成に成功していない。また副生成物を十分に分離できる有効な精製法の確立も検討の余地がある。
（修正案）引き続き、別の合成経路に基づくジエチルP1-N型リン脂質の合成を試みる。また、改善策を模索するために行った、複数のベタイン型のP1-N型リン脂質類似体の合成には成功しているので、本課題研究に関連したテーマとして、これらを用いた物性研究を進める。これらは当初の計画していた極性基転置リン脂質とは厳密には異なるものの、極性基の配置が天然リン脂質の配置とは逆転していることから、当初の研究目的に適った非天然合成リン脂質であると判断できる。また昨年度の成果報告において言及した、副産物として得られた有用な合成脂質を用いた物性研究についても、現在、対イオンと二重膜安定性に関する興味深い結果が得られているので、本課題研究と並行して引き続き進める予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
