東南アジアの生物から単離されたペプチド神経毒の合成研究

• 研究課題/領域番号: 15550151
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 福岡女子大学
• 研究代表者: 佐藤 一紀 福岡女子大学, 人間環境学部, 教授 (10326473)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: ペプチド神経毒 / イオンチャネル / イモ貝 / コノトキシン / サソリ毒 / ペプチド合成 / 東南アジア / S-S架橋様式

研究概要

1.新規イモ貝毒コノトキシンの合成とS-S架橋様式解明
イモ貝Conus marmoreusから単離された新規ペプチド毒コノトキシンCMrII、CMrIII、CMrVを合成し、天然物の構造を確認した。選択的2段階S-S架橋法による合成物と天然物をHPLCで比較して、CMrIIではC1-C4、C2-C5およびC3-C6の間にS-S架橋があることを示唆する結果を得た。CMrVではこれと異なる様式の可能性が示唆された。続いて、Conus amadisから単離された新規コノトキシンAmIV、AmVIIA、AmVIIB、AmIXの合成を試みた。AmIVとAmIXに関してC端がアミドのものとフリーのものを合成し、AmIVはC端がフリーであること、AmIXはC端がアミド化されていることを明らかにした。AmVIIA、AmVIIBはC端がフリーであることが確認されたが合成収率が低く活性測定や構造解析に供するには合成法の改善が必要と判断された。
2.サソリ毒のS-S架橋様式と立体構造および活性との相関
サソリHeterometrus fulvipesから単離されたhefutoxin-1は22残基のアミノ酸から成り、2本のヘリックスが2本のS-S結合により梯子状に架橋されたU字型の立体構造をもっている。折れ曲がり部分のアミノ酸を1残基および2残基欠損したアナローグを合成したところ、天然物と同じS-S架橋様式が保たれていることが明らかとなった。並行していくつかのアミノ酸置換アナローグを合成し、その作用を検討した。同族のサソリ(H.spinifer)から単離されたκ-KTx1.3はhefutoxin-1と配列相同性が高いにもかかわらずKチャネルに対する阻害作用を示さない。アミノ酸置換アナローグの合成により、後者の活性部位であるLys19の隣にある塩基性アミノ酸が、チャネルとの相互作用を妨害していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Assignment of voltage-gated potassium channel blocking activity to κ-KTx 1.3, a non-toxic homologue of κ-hefutoxin-1, from Heterometrus spinifer venom (2005)
  • 著者名/発表者名: Nirthanan, S.
  • 雑誌名: Biochem.Pharmacol. 69 ページ: 669-678
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Assignment of voltage-gated potassium channel blocking activity to κ-KTx1.3, a non-toxic homologue of κ-hefutoxin-1, from Heterometrus spinifer venom. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nirthanan, S., Pil, J., Abdel-Mottaleb, Y., Sugahara, Y., Gopalakrishnakone, P., Joseph, J.S., Sato, K., Tytgat, J.
  • 雑誌名: Biochem.Pharmacol. 69 ページ: 669-678
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Assignment of voltage-gated potassium channel blocking activity to κ-KTx1.3, a non-toxic homologue of κ-hefutoxin-1, from Heterometrus spinifer venom (2005)
  • 著者名/発表者名: Nirthanan, S.
  • 雑誌名: Biochem.Pharmacol. 69 ページ: 669-678
• [雑誌論文] Effects of modification at the fifith residue of μ-conotoxin GIIIA with bulky tags in the electrically stimulated contraction of the rat diaphragm (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M.
  • 雑誌名: J.Peptide Res. 64 ページ: 110-117
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular basis of the high-affinity activation of type 1 ryanodine receptors by imperatoxin A (2004)
  • 著者名/発表者名: Lee C.-W.
  • 雑誌名: Biochem.J. 377 ページ: 385-394
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Adenosine A_1-receptor-mediated tonic inhibition of glutamate release at rat hippocampal Ca3-CA1 synapses in primarily due to inhibition of N-type Ca^<2+> channels. (2004)
  • 著者名/発表者名: Manita, S., Kawamura, Y., Sato, K., Inoue, M., Kudo, Y., Miyakawa., H.
  • 雑誌名: Fur.J.Pharmacol. 499 ページ: 265-274
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of modification at the fifith residue of μ-conotoxin GIHA with bulky tags in the electrically stimulated contraction of the rat diaphragm. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Ishida, Y., Kohno, T., Sato, K., Oba, Y., Nakamura, H
  • 雑誌名: J.Peptide Res. 64 ページ: 110-117
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular basis of the high-affinity activation of type 1 ryanodine receptors by imperatoxin A. (2004)
  • 著者名/発表者名: Lee C.-W., Lee, E.-H., Takeuchi, K., Takahashi, H., Shimada, I., Sato, K., Shin S.-Y., Kim, D.-H., Kim, J.-I.
  • 雑誌名: Biochem.J. 377 ページ: 385-394
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Adenosine A_1-receptor-mediated tonic inhibition of glutamate release at rat hippocampal Ca3-CA1 synapses in primarily due to inhibition of N-type Ca^<2+> channels (2004)
  • 著者名/発表者名: Manita, S.
  • 雑誌名: Eur.J.Pharmacol. 499 ページ: 265-274
• [雑誌論文] Effect of phospholipase A_2 inhibitory peptide on inflammatory arthritis in a TNF transgenic mouse model : a time-course ultrastructural study (2004)
  • 著者名/発表者名: Thwin M.-M.
  • 雑誌名: Arthritis Research & Therapy 6 ページ: 282-294
• [雑誌論文] Novel interactions identified between μ-conotoxin and the Na^+ channel Domain I P-loop : Implications for toxin-pore binding geometry (2003)
  • 著者名/発表者名: Xue, T.
  • 雑誌名: Biochem.J. 85 ページ: 2299-2310
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dependence of μ-conotoxin block of sodium channels on ionic strength but not the permeant [Na^+] : Implications into the distinctive mechanistic actions of Na and K channel pore-blocking toxins and their molecular targets (2003)
  • 著者名/発表者名: Li, R.A.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 30912-30919
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The pro-domain of a secreted hydrophobic mini-protein facilitates its export from the endoplasmic reticulum by hitchhiking on sorting receptors (2003)
  • 著者名/発表者名: Conticello, S.G.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 26311-26314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Novel interactions identified between μ-conotoxin and the Na^+ channel Domain IP-loop : Implications for toxin-pore binding geometry. (2003)
  • 著者名/発表者名: Xue, T., Ennis, I.L., Sato, K., French, R.J., Li, R.A.
  • 雑誌名: Biophysical J. 85 ページ: 2299-2310
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dependence of p-conotoxin block of sodium channels on ionic strength but not the permeant [Na^+] : Implications into the distinctive mechanistic actions of Na and K channel pore-blocking toxins and their molecular targets. (2003)
  • 著者名/発表者名: LiR.A., Hui, K., French, R.J., Sato, K., Henrikson, C.A., Tomaselli, G.F., Marban, E.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 30912-30919
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The pro-domain of a secreted hydrophobic mini-protein facilitates its export from the endoplasmie reticulum by hitchhiking on sorting receptors. (2003)
  • 著者名/発表者名: Conticello, S.G., Kowalsman, N.D., Jacobsen, C., Yudkovsky, G., Sato, K., Elazar, Z., Petersen, C.M., Aronheim, A., Fainzilber, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278 ページ: 26311-26314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Thwin, M.-M.: "Secretory phospholipase A_2 activity in the normal and kinate injected rat brain, and inhibition by a peptide derived from python serum"Exp.Brain Res.. 150. 427-433 (2003)
• [文献書誌] Hoshi, M.: "Spherical aggregates of β-amyloid (amylospheroid) show high neurotoxicity and activate tau protein kinase I/glycogen synthase-3β"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 6370-6375 (2003)
• [文献書誌] Conticello, S.G.: "The pro-domain of a secreted hydrophobic mini-protein facilitates its export from the endoplasmic reticulum by hitchhiking on sorting receptors"J.Biol.Chem.. 278. 26311-26314 (2003)
• [文献書誌] Li, R.A.: "Dependence of μ-conotoxin block of sodium channels on ionic strength but not the permeant [Na^+] : Implications into the distinctive mechanistic actions of Na and K channel pore-blocking toxins and their molecular targets"J.Biol.Chem.. 278. 30912-30919 (2003)
• [文献書誌] Xue, T.: "Novel interactions identified between μ-conotoxin and the Na^+ channel Domain I P-loop : Implications for toxin-pore binding geometry"Biophysical J.. 85. 2299-2310 (2003)
• [文献書誌] Chen, N.: "Extracellular carbohydrate-signal triggering camp-dependent protein kinase-dependent neuronal actin-reorganization"Neuroscience. 122. 985-995 (2003)