| 研究課題/領域番号 |
19K05741
|
|---|
| 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37030:ケミカルバイオロジー関連
|
|---|
| 研究機関 | 甲南大学 |
|---|
研究代表者 |
臼井 健二 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (70543792)
|
|---|
| 研究分担者 |
梅谷 智弘 甲南大学, 知能情報学部, 准教授 (10397630)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2020年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | ペプチド / βシート構造 / アミロイド / 線維 / 画像解析 / 統計解析 / 主成分解析 / 分子記述子 / モノマー化法 / 線維形成ペプチド / ペプチドライブラリ / 配列・構造・機能相関 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ナノ線維を形成するペプチドを用いた材料の創製は各方面で重要になっている。しかしながら、未だにどのような配列が線維形成し、細胞毒性などを発現するのか、という根本的な学術的「問い」に対する答えは見出されていない。そこで本研究では、申請者がこれまで開発してきたペプチドアレイ構築手法や統計解析手法、および研究分担者の画像解析手法やパターン認識手法を駆使して、ペプチドミニライブラリを作製して、線維形成・毒性発現配列を予測でき、配列設計が策定できるような手法の確立を目指す。以上が達成できれば、ケミカルバイオロジー分野の課題である配列・構造・機能の相関の一部が見出されることが期待できる。
|
| 研究実績の概要 |
ペプチド、特に線維形成ペプチドを用いた材料創製は各方面で重要になっている。しかし、未だにどのような配列が線維形成し、細胞毒性などを発現するのか、という根本的な「問い」に対する答えは見出されていない。そこで本研究では、申請者がこれまで開発してきたペプチドアレイ構築手法や統計解析手法、および研究分担者の画像解析手法やパターン認識手法を駆使して、二次構造を形成する最小単位に近いオリゴペプチドのミニライブラリをモデルとして、線維形成・毒性発現配列を予測でき、配列設計が策定できるような手法の確立を目指した。今年度はまず、6残基からなる線維化ペプチド3配列のN末端に20種類のアミノ酸を1残基付加したミニライブラリを作製した。次に、アミロイド凝集の指示薬であるチオフラビンTの反応がダイナミックに変化した1配列のミニライブラリ20種類を選択して、二次構造変化を円二色性スペクトルで測定した。これらのパラメーターを基に、主成分分析を行い、ペプチドのどのような特性でアミロイド性やβシート性の有無が決定するのかを解析した。PC1とPC2を分子記述子からの解釈を行ったところ、PC1は分子の複雑さを表すパラメータ、PC2はペプチドのトポロジーを表すパラメータが関連していることが見いだせた。また、クラスター解析を行った結果、6グループほどのクラスターに大別できた。現在はこれらグループに属する人工アミノ酸を付加した配列を用意して、実際にアミロイド性やβシート性がその属するグループと同様の実測値になるのか、検証を行っている。また研究分担者を中心として、透過型顕微鏡画像の周波数解析を用いた線維の化学反応条件間での分類手法を開発した。クラスター解析および決定木による自動分類手法を用いて、画像の特徴量による各条件の相図を求める解析を行い、実際の反応生成物の画像を用いて可能性を検証した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
1年目のコロナ禍の研究の遅れが2年目にも影響して、ある程度の挽回はでき、限定的な予測システムのプロトタイプは構築できたものの細胞毒性予測や、ナノ構造体の形状予測、およびそれらの検証などには至っていない。最終年度である今年度での完全なる挽回を目指して現在鋭意研究遂行中である。また関連研究のアミロイドの材料応用に関する研究については現在論文執筆中である。さらに凝集ペプチドの精製に関する論文は無事に発行されている。情報解析については、画像の特徴量による各条件の相図を求める解析を行い、実際の反応生成物の画像を用いて相図生成など顕微鏡画像の定量評価を行えるようになったことから計画通りに遂行できたと考えている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
すでに、プロトタイプの予測システムの検証は鋭意行っており、近日中に終了見込みである。線維形状観察法と得られた画像の解析法の最適化を行い、その結果データを数値化し、統計解析を行っていくことや、細胞毒性の予測が可能なシステムの構築を行うための、ライブラリの網羅的な毒性評価測定を計画している。改良した予測システムが構築でき次第、これらのデータを組み込んだ検証作業に移る。検証結果が良好でない場合は予測システムの再構築や改良を行っていく。ここまでの成果をまとめ、論文作成を行っていきたい。情報解析については、関連研究の反応系での検証に開発した手法を展開させ、成果報告を行う。また関連研究であるアミロイドの材料応用に関する研究については論文投稿を行い今年度内の発行をめざす。
|
