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新規環状ジセレニド化合物の合成とフォールディング病に対する薬理効果の検証

研究課題

研究課題/領域番号 17K18123
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生体関連化学
ケミカルバイオロジー
研究機関東海大学

研究代表者

荒井 堅太  東海大学, 理学部, 講師 (60728062)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードセレン / タンパク質フォールディング / 酸化還元反応 / 神経変性疾患 / 創薬 / 酸化ストレス / 酵素モデル / フォールディング / セレネニルスルフィド / ジセレニド / 抗酸化剤 / タンパク質 / ジスルフィド / 抗酸化活性
研究成果の概要

新生ポリペプチド鎖は、正しい立体構造へフォールディングすることで生理活性を発現する。一般的にシステイン残基間での酸化的なジスルフィド架橋が連動するフォールディング反応は、Protein disulfide isomerase(PDI)が制御している。PDIの活性中心に存在するチオール基は、しばしば活性酸素(あるいは窒素)種によって修飾され、酵素活性が減退、ひいてはフォールディング不全を助長する。神経変性疾患の原因ともなるミスフォールド体の生成を抑制する為、①抗酸化活性能、②失活PDIの再活性化能、③フォールディング促進能、の3つの触媒活性を有する新規環状ジセレニド化合物の合成に取り組んだ。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超高齢化が進む我が国では、タンパク質の異常な構造変化に起因するアルツハイマー病などの神経変性病の患者数が増加し続けている。本研究は、そのような望ましくないタンパク質への構造変化を抑制、あるいは正常なタンパク質構造の復元を補助する試薬開発に関わるものである。合成に成功したいくつかの化合物について、これらの薬理効果を示唆するデータが得られており、今後の新薬開発に有益な指針を与えるものと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Science(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Science(India)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Modeling Thioredoxin Reductase‐Like Activity with Cyclic Selenenyl Sulfides: Participation of an NH???Se Hydrogen Bond through Stabilization of the Mixed Se?S Intermediate2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Matsunaga Takahiko、Ueno Haruhito、Akahoshi Nozomi、Sato Yuumi、Chakrabarty Gaurango、Mugesh Govindasamy、Iwaoka Michio
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 25 号: 55 ページ: 12751-12760

    • DOI

      10.1002/chem.201902230

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cyclic telluride reagents with remarkable glutathione peroxidase-like activity for purification-free synthesis of highly pure organodisulfides2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Osaka Yuui、Haneda Masahiro、Sato Yuumi
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 9 号: 14 ページ: 3647-3655

    • DOI

      10.1039/c9cy00562e

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative Protein Folding Using trans-3,4-Dihydroxyselenolane Oxide2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Iwaoka Michio
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol.

      巻: 1967 ページ: 229-244

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-9187-7_14

    • ISBN
      9781493991860, 9781493991877
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling effects of thiol and urea-type groups for promotion of oxidative protein folding2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Okada, Motonori Matsusaki, Kenta AraiK , Yuji Hidaka, Kenji Inaba, Masaki Okumura, Takahiro Muraoka
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55(6) 号: 6 ページ: 759-762

    • DOI

      10.1039/c8cc08657e

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization and optimization of two-chain folding pathways of insulin via native chain assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Takei Toshiki、Shinozaki Reina、Noguchi Masato、Fujisawa Shouta、Katayama Hidekazu、Moroder Luis、Ando Setsuko、Okumura Masaki、Inaba Kenji、Hojo Hironobu、Iwaoka Michio
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 1 号: 1 ページ: 26-26

    • DOI

      10.1038/s42004-018-0024-0

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] インスリンの高次構造形成過程の解明2018

    • 著者名/発表者名
      荒井 堅太、岩岡 道夫
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 54 号: 12 ページ: 1135-1139

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.54.12_1135

    • NAID

      130007539483

    • ISSN
      0014-8601, 2189-7026
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] インスリンの簡便な化学合成法の開発─未来の糖尿病治療への期待2018

    • 著者名/発表者名
      荒井 堅太、岩岡 道夫
    • 雑誌名

      化学

      巻: 73 ページ: 29-33

    • NAID

      40021682274

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Rapid Electrochemical Conversion of Thiol and Disulfide into Difluoroand Trifluoromethyl Thioethers in a Microfluidic Reactor2018

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Ueda Setsura、Tamura Sayaka
    • 雑誌名

      Curr. Green Chem.

      巻: 4 号: 3 ページ: 137-143

    • DOI

      10.2174/2213346105666171206150931

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of radioprotection by dihydroxy-1-selenolane (DHS): Effect of fatty acid conjugation and role of glutathione peroxidase (GPx)2018

    • 著者名/発表者名
      Verma Prachi、Kunwar Amit、Arai Kenta、Iwaoka Michio、Priyadarsini K. Indira
    • 雑誌名

      Biochimie

      巻: 144 ページ: 122-133

    • DOI

      10.1016/j.biochi.2017.10.021

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Selenoglutathione Diselenide: Unique Redox Reactions in the GPx-Like Catalytic Cycle and Repairing of Disulfide Bonds in Scrambled Protein2017

    • 著者名/発表者名
      Shimodaira Shingo、Asano Yuki、Arai Kenta、Iwaoka Michio
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 56 号: 42 ページ: 5644-5653

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.7b00751

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Selenoinsulin as a Long-Lasting Insulin Analogue2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arai+, Toshiki Takei+, Masaki Okumura+, Satoshi Watanabe+, Yuta Amagai, Yuya Asahina, Luis Moroder, Hironobu Hojo, Kenji Inaba, and Michio Iwaoka
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 印刷中 号: 20 ページ: 5522-5526

    • DOI

      10.1002/anie.201701654

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Protein Folding in the Presence of Water-Soluble Cyclic Diselenides with Novel Oxidoreductase and Isomerase Activities2017

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Ueno Haruhito、Asano Yuki、Chakrabarty Gaurango、Shimodaira Shingo、Mugesh Govindasamy、Iwaoka Michio
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 19 号: 3 ページ: 207-211

    • DOI

      10.1002/cbic.201700624

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Synthesis and applications of water-soluble organochalcogen compounds as an oxidoreductase mimic2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta
    • 学会等名
      8th workshop of the multidisciplinary group SeS Redox & catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cyclic selenides and tellurides with remarkable GPx-like activity for purification-free synthesis of highly pure organodisulfides2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Kenta、Osaka Yuui
    • 学会等名
      14th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium (ICCST-14)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化的フォールディングと脱ニトロソ化反応の両方を促進する新規ジセレニド化合物の合成と生物応用2019

    • 著者名/発表者名
      塚越俊介、上野陽士、浅野友紀、荒井堅太
    • 学会等名
      第5回日本セレン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アミノ基を有する水溶性環状セレネニルスルフィド化合物のチオレドキシンリダクターゼ様活性2019

    • 著者名/発表者名
      松永峻彦、上野陽士、赤星希望、佐藤友海、岩岡道夫、荒井堅太
    • 学会等名
      第5回日本セレン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 環状ジセレニド部位を酸化還元中心とするチオレドキシンファミリーミミックの開発2019

    • 著者名/発表者名
      塚越俊介、荒井堅太
    • 学会等名
      第46回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 有機-水層セグメントマイクロフローにおける環状テルリド化合物の高いGPx様活性を利用した高純度有機ジスルフィド化合物の生成2019

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太、大坂侑意、羽田将弘、佐藤友海
    • 学会等名
      第46回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Bio-redox regulation by small molecular diselenide and selenenyl sulfide compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arai
    • 学会等名
      VII Encontro sobre Enxofre, Selenio e Telurio and 7th Workshop of the SeS Redox & Catalysis
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体酸化還元反応を制御する含セレン酵素ミミックの開発2018

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      細胞でつながる研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インスリンおよびセレノインスリンの化学合成と生物活性2018

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Kenta Arai2018

    • 著者名/発表者名
      Electrochemical Flow Synthesis Based on One-Electron Oxidation
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 Asian International Symposium - Electrochemistry -
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ウシ膵臓インスリンおよびその[C7UA,C7UB]変異体の酸化的フォールディング経路、立体構造、および生理活性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水溶性環状ジセレニド化合物は含ジスルフィド結合タンパク質の酸化的フォールディングを触媒する2017

    • 著者名/発表者名
      上野陽士
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Organoselenium compounds: A new class of oxidative folding reagent2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arai
    • 学会等名
      The 31st Annual Symposium of The Protein Society
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] インスリンおよびセレノインスリンの全合成と生物活性2017

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      第5回 内分泌代謝懇話会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 含セレン有機化合物によるタンパク質の酸化的フォールディング反応の制御2017

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      蛋白研セミナー:カルコゲン, ヘテロ元素を含む生体分子の化学
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CYCLIC SELENIUM COMPOUNDS: A NEW CLASS OF OXIDATIVE FOLDING REAGENT2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Arai
    • 学会等名
      Symposium on Selenium Chemistry & Biology (SSCB-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 水溶性環状ジセレニド化合物によって触媒されるミスフォールドリボヌクレアーゼAのリフォールディング反応2017

    • 著者名/発表者名
      浅野友紀
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インスリンの二本鎖酸化的フォールディングに対するProtein Disulfide Isomeraseの触媒作用2017

    • 著者名/発表者名
      藤澤翔太
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二本鎖フォールディング反応によるウシ膵臓インスリンおよびセレノインスリンの調製2017

    • 著者名/発表者名
      荒井堅太
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高いジスルフィド結合形成能を有する水溶性テルロキシド化合物の合成 キーワード テルル/セレン/タンパク質フォールディング2017

    • 著者名/発表者名
      大坂侑意
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会実行委員会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 脱ニトロソ化反応および抗酸化反応の両方を促進する環状ジセレニド化合物の合成2017

    • 著者名/発表者名
      上野陽士
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会実行委員会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 東海大学理学部化学科 荒井堅太研究室

    • URL

      https://www.tokai-arai-lab.com/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東海大学理学部化学科

    • URL

      http://www.sc.u-tokai.ac.jp/?p=729

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東海大学理学部化学科 荒井堅太 研究室

    • URL

      https://www.tokai-arai-lab.com/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 東海大・阪大・東北大・福岡大、インスリンの簡便な化学合成法を開発

    • URL

      https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP478851_X00C18A5000000/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 東海大学理学部化学科 荒井堅太研究室 ~生物物理化学、生命化学、有機合成化学~

    • URL

      https://k-arai4470.wixsite.com/tokai-arai-lab

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 持続型の性質を持つ新規インスリンの化学合成に成功しました

    • URL

      http://www.u-tokai.ac.jp/academics/undergraduate/science/news/detail/post_35.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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