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SDAモデルに基づき設計した部分フッ素化人工脂質/膜タンパク質複合体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K06568
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

高木 俊之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)

研究分担者 園山 正史  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40242242)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードペルフルオロアルキル基 / 人工脂質 / 膜タンパク質 / 再構成膜 / バクテリオロドプシン / 多重積層アレー双極子モデル / DPPC / DMPC / ペルフルオロアルキル / バイオセンサ / フッ素 / SDAモデル
研究成果の概要

人工脂質のフッ素化は、物理的・化学的な安定性を付与し、膜タンパク質の組み込みにも有用であることを示してきた。本研究において、人工脂質/膜タンパク質複合体構築に向けた高配向かつ高秩序で適度な膜流動性を有する人工脂質膜を成す部分フッ素化ジミリストイルホスファチジルコリン(Fn-DMPC)およびジパルミトイルホスファチジルコリン(Fn-DPPC)を開発した。さらにこれらの脂質を用いた膜物性および再構成膜の観察結果を詳細に評価したところ、二鎖型のリン脂質でも脂肪酸と同様にフッ素導入量に依存したSDAモデル(Stratified Dipole-Arrays model)を支持する結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

膜タンパク質を標的とした医薬品開発において、脂質・膜タンパク質複合体膜は、医薬品スクリーニングの現場に有望である。そこで、脂質・膜タンパク質複合体膜における膜タンパク質の機能を長期安定維持可能な人工脂質の開発として、フッ素導入した擬環状型脂質の開発を目指している。SDA理論に基づく含フッ素化界面活性剤設計は、人工血管材料の表面修飾剤やリポソームDDS材料や臨床診断細胞分散剤などの医療やバイオ分野領域における研究開発を加速すると期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Membrane properties of amacrocyclic tetraether bisphosphatidylcholine lipid: Effect of a single membrane-spanning polymethylene cross-linkage between two head groups of ditetradecylphosphatidylcholine membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuchida Naoyuki、Takagi Toshiyuki、Takahashi Hiroshi、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1863 号: 5 ページ: 183569-183569

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2021.183569

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane properties of ether-type phosphatidylcholine bearing partially fluorinated C18-monoacetylenic chains and their applicability to membrane protein reconstitution matrices2021

    • 著者名/発表者名
      Baba Teruhiko、Takagi Toshiyuki、Sumaru Kimio、Kanamori Toshiyuki、Dewa Takehisa、Nango Mamoru
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 198 ページ: 111459-111459

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2020.111459

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of salt and gel network structures on purple membrane stacking in hydrogels immobilized with poly(vinyl alcohol)2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Yasunori、Yano Shunsuke、Kurita Riku、Karasawa Morise、Tanaka Hikaru、Takahashi Hiroshi、Kikukawa Takashi、Sonoyama Masashi、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 1 ページ: 014701-014701

    • DOI

      10.1063/5.0032546

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the fluorination degree of partially fluorinated octyl-phosphocholine surfactants on their interfacial properties and interactions with purple membrane as a membrane protein model2020

    • 著者名/発表者名
      Baba Teruhiko、Takagi Toshiyuki、Sumaru Kimio、Kanamori Toshiyuki
    • 雑誌名

      Chemistry and Physics of Lipids

      巻: 227 ページ: 104870-104870

    • DOI

      10.1016/j.chemphyslip.2020.104870

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermotropic Transition Behaviors of Novel Partially Fluorinated Dimyristoylphosphatidylcholines with Different Perfluoroalkyl Chain Lengths2019

    • 著者名/発表者名
      Morita Kohei、Horikoshi Miki、Yanagi Tamami、Takagi Toshiyuki、Takahashi Hiroshi、Amii Hideki、Hasegawa Takeshi、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 9 ページ: 1105-1108

    • DOI

      10.1246/cl.190389

    • NAID

      130007703026

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • 年月日
      2019-09-05
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of two different partially fluorinated phosphatidylcholines with the perfluorobutyl group on thermotropic properties of the bilayer membrane and reconstituted bacteriorhodopsin2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Tamami、Takagi Toshiyuki、Takahashi Hiroshi、Kikukawa Takashi、Amii Hideki、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 11 号: 3 ページ: 395-398

    • DOI

      10.1007/s12551-019-00540-3

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregation behavior of short-chained archaeal phospholipid analogs: Contribution of methyl branches to lipid hydrophobicity and membrane formability2019

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Hiroshi、Sakai Kiyotaka、Baba Teruhiko、Takagi Toshiyuki、Kanamori Toshiyuki
    • 雑誌名

      Colloid and Interface Science Communications

      巻: 32 ページ: 100200-100200

    • DOI

      10.1016/j.colcom.2019.100200

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 部分フッ素化リン脂質二分子膜~物性・構造と膜タンパク質研究への展開~2019

    • 著者名/発表者名
      SONOYAMA Masashi、TAKAGI Toshiyuki、TAKAHASHI Hiroshi
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 号: 6 ページ: 310-313

    • DOI

      10.2142/biophys.59.310

    • NAID

      130007751044

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Fluorous Property of a Short Perfluoroalkyl-Containing Compound Realized by Self-Assembled Monolayer Technique on a Silicon Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Kise Ryuma、Fukumi Aki、Shioya Nobutaka、Shimoaka Takafumi、Sonoyama Masashi、Amii Hideki、Takagi Toshiyuki、Kanamori Toshiyuki、Eda Kazuo、Hasegawa Takeshi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 号: 4 ページ: 785-789

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180356

    • NAID

      130007632600

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Raman Optical Activity on a Solid Sample: Identification of Atropisomers of Perfluoroalkyl Chains Having a Helical Conformation and No Chiral Center2019

    • 著者名/発表者名
      Shimoaka Takafumi、Sonoyama Masashi、Amii Hideki、Takagi Toshiyuki、Kanamori Toshiyuki、Hasegawa Takeshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 123 号: 18 ページ: 3985-3991

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.8b11613

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of the two-dimensional lattice of bacteriorhodopsin reconstituted in partially fluorinated phosphatidylcholine bilayers2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hiroshi、Yoshino Masaru、Morita Kohei、Takagi Toshiyuki、Yokoyama Yasunori、Kikukawa Takashi、Amii Hideki、Kanamori Toshiyuki、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1861 号: 3 ページ: 631-642

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2018.12.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 部分フッ素化リン脂質の合成とその膜構造・物性および 膜タンパク質研究への展望2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hiroshi、Takagi Toshiyuki、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      膜

      巻: 44 号: 2 ページ: 50-56

    • DOI

      10.5360/membrane.44.50

    • NAID

      130007623271

    • ISSN
      0385-1036, 1884-6440
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nanodiscに単離したバクテリオロドプシン三量体の光サイクルと安定性2021

    • 著者名/発表者名
      黒澤紋音・徳留俊・林史夫・菊川峰志・白石充典・園山正史
    • 学会等名
      日本生物物理学会関東支部会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Partially Fluorinated Phospholipid Membrane2020

    • 著者名/発表者名
      1.Masashi Sonoyama
    • 学会等名
      58th Annual Meeting of Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒト脳細胞由来脂肪酸結合タンパク質 FABP の脂質二重膜を介した脂肪酸結合親和性解析2020

    • 著者名/発表者名
      徳留 俊・野村 舞・林 史夫・杉山 成・松岡 茂・村田 道雄・園山 正史
    • 学会等名
      日本化学会関東支部群馬地区研究交流発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フッ素化したエーテル型脂質dihexadecylphosphatydilcholineの合成と熱物性の解析2020

    • 著者名/発表者名
      笹木菜々子、高木俊之、高橋浩、園山正史
    • 学会等名
      第9回日本生物物理学会関東支部会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Raman optical activity specifically found on solid samples of perfluoroalkyl compounds having helical conformation and no chiral center2019

    • 著者名/発表者名
      T. Shimoaka, M. Sonoyama, H. Amii, T. Takagi, T. Kanamori, T. Hasegawa
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 擬環状エーテル型脂質のフッ素化が膜物性および膜タンパク質の構造・機能に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      川原るい、高木俊之、高橋浩、菊川峰志、網井秀樹、園山正史
    • 学会等名
      第42回フッ素化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] パーフルオロアルキル鎖長に依存した部分フッ素化リン脂質二分子膜の相転移挙動2019

    • 著者名/発表者名
      栁瑶美、高木俊之、高橋浩、網井秀樹、長谷川健、金森敏幸、園山正史
    • 学会等名
      第18回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal Stability of the Hexagonal Lattice Packing Structure of Bacteriorhodopsin in Partially Fluorinated Phospholipid Bilayers 59th International Conference on the Bioscience of Lipids2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshino, H. Takahashi, Y. Yokoyama, T. Takagi, H. Amii, T. Kanamori, M. Kikukawa, M. Sonoyama
    • 学会等名
      59TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON THE BIOSCIENCE OF LIPIDS
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーフルオロアルキル鎖特有のねじれ構造に起因するアトロプ異性体のラマン分光イメージング法による識別2018

    • 著者名/発表者名
      下赤卓史、園山正史、網井秀樹、高木俊之、金森敏幸、長谷川健
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 部分フッ素化リン脂質二分子膜の熱物性2018

    • 著者名/発表者名
      森田康平、栁珠美、堀越未希、高木俊之、高橋浩、網井秀樹、茂木俊憲、金森敏幸、長谷川健、園山正史
    • 学会等名
      第41回フッ素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パーフルオロアルキル鎖のねじれ構造に起因するアトロプ異性のラマン分光法による識別2018

    • 著者名/発表者名
      下赤卓史、園山正史、網井秀樹、高木俊之、金森敏幸、長谷川健
    • 学会等名
      第41回フッ素化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermotropic Phase Transition Behavior and Structural Properties of Partially Fluorinated Dipalmitoylphosphatidylcholine Bilayer2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yanagi, H. Takahashi, T. Takagi, H. Amii, T. Motegi, T. Hasegawa, T. Kanamori, M. Sonoyama
    • 学会等名
      Asian Biophysics Association Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure and Thermotropic Phase Transition Behavior of Perfluoroalkyl-Containing Dipalmitoylphosphatidylcholine Bilayer2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yanagi, H. Takahashi, T. Takagi, H. Amii, T. Motegi, T. Hasegawa, T. Kanamori, M. Sonoyama
    • 学会等名
      The 6th International Symposium of Gunma University Initiative for Advanced Research
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 膜タンパク質工学ハンドブック2020

    • 著者名/発表者名
      秋吉一成、園山正史、富田泰輔
    • 総ページ数
      624
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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