| 研究課題/領域番号 |
21K06037
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 長浜バイオ大学 |
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研究代表者 |
依田 隆夫 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (50367900)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 分子動力学シミュレーション / 抗微生物ペプチド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
抗微生物ペプチドは、細菌などの外敵から身を守るためにヒトを含む哺乳類だけでなく昆虫や植物など幅広い生物が持っているペプチドである。抗微生物ペプチドは微生物の細胞表面の膜を破壊するが、そのメカニズムは抗微生物ペプチドの種類により様々である。種々のシミュレーション手法を活用することにより、高い抗菌活性で知られる抗微生物ペプチドCryptdin-4の抗菌作用のメカニズムを解明するための研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究の研究対象である Crytpdin-4 （Crp4）はマウスの小腸で発現しているα-ディフェンシンの一つである。脂質二重層と相互作用している抗微生物ペプチドの高分解能一分子観察が可能な全原子分子動力学シミュレーションは有力な研究手段であるといえる。
本研究において我々は、Crp4の抗菌作用機構を明らかにするため、陽溶媒全原子分子動力学法を活用した研究を行なっている。2022年度までに (1) 脂質分子の頭部、溶媒の水、およびイオンの膜法線方向の分布の解析, (2) 脂質二重層内部でCrp4複合体が観察されたシミュレーションの延長, (3) ベシクルからの漏出実験で用いられる低分子化合物のgeneral AMBER force field (GAFF)によるモデル化と、同化合物を含んだ系における膜形成シミュレーション (4) Crp4膜透過の自由エネルギー曲線解明のためのシミュレーション条件の検討を行った。2023年度は(4)を継続するとともに (5) ベシクルからの漏出実験で用いられる蛍光色素と消光剤のGAFFによるモデル化と、同化合物を含んだ系における膜形成シミュレーションを行った。(5)では、2022年度とは異なる種類の蛍光色素と消光剤の組み合わせについて、Crp4と共に膜内部に侵入しうることを示唆するデータが得られた。
α-ディフェンシンに属する抗微生物ペプチドは折れ畳まれた立体構造が互いに似通っているがアミノ酸配列は多様であり、また、抗菌作用機構にも相当な多様性が存在している。この多様性は立体構造そのものではなく、アミノ酸配列、あるいはペプチド分子の表面の性質やその分布に起因すると考えられ、抗微生物ペプチドの作用における脂質、水、低分子やイオンとの相互作用を解明することは重要である。よって本研究の成果は抗微生物ペプチドの作用機序の理解に資すると考えられる。
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