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生体膜における曲率形成と膜の形態変化を誘導・制御するペプチドツール

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 16H00763
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

二木 史朗  京都大学, 化学研究所, 教授 (50199402)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード膜曲率 / エプシン / 脂質パッキング / オリゴアルギニン / 細胞内送達 / 曲率 / 細胞膜 / ペプチド / Sar1p / ヘリックスペプチド / 細胞
研究実績の概要

細胞の分裂や運動、分化、細胞内小胞輸送など、細胞の健全な営みには細胞膜のダイナミックな形態変化が必要である。細胞膜の曲がり具合(曲率、curvature)の誘導原理ならびに細胞に及ぼす影響の理解は、細胞の営みの本質の一端に迫れるのみならず、種々の細胞現象を制御・調節する新しい方法論の開発に結びつく。従来、曲率誘導は細胞膜の内層と外層の脂質組成の非対称性により生じると考えられてきたが、近年、種々のタンパク質・ペプチドに生体膜に曲率を誘導する機能が備わっていることが明らかとなってきた。本研究では、曲率誘導ペプチドに基盤をおく細胞現象の制御・調節ツールを得ることを目的とし、細胞内輸送小胞形成に関わるタンパク質エプシンのN末端由来の曲率誘導ペプチドEpN18を用いて検討を行った。生体膜にはリン脂質のパッキングの隙間(packing defect) が存在し、膜に曲率が誘導されるとパッキングの隙間が増大すると期待される。本研究では(i)EpN18により細胞膜のパッキングの隙間が増大することを環境感受性色素di-4-ANEPPDHQにより染色した生細胞のGP値解析から確認するとともに、(ii)細胞内薬物送達能を有するペプチドの一つであるオリゴアルギニンの膜透過が、パッキングの隙間が増大することで促進されることを見出した。また、小分子化合物であるpyrenebutyrateもにも同様の膜曲率誘導能、パッキング緩和能、さらにオリゴアルギニンの膜透過促進能があることが分かり、これらの三者に密接な関連があることを示した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology (KIT)(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Loosening of Lipid Packing Promotes Oligoarginine Entry into Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Murayama Tomo、Masuda Toshihiro、Afonin Sergii、Kawano Kenichi、Takatani-Nakase Tomoka、Ida Hiroki、Takahashi Yasufumi、Fukuma Takeshi、Ulrich Anne S.、Futaki Shiroh
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 号: 26 ページ: 7644-7647

    • DOI

      10.1002/anie.201703578

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Calmodulin EF-hand peptides as Ca2+ -switchable recognition tags2017

    • 著者名/発表者名
      Oku A, Imanishi M, Noshiro D, Murayama T, Takeuchi T, Nakase I, Futaki S.
    • 雑誌名

      Biopolymers

      巻: in press 号: 1

    • DOI

      10.1002/bip.22937

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Amino Acid Substitution in the Hydrophobic Face of Amphiphilic Peptides on Membrane Curvature and Perturbation: N-Terminal Helix Derived From Adenovirus Internal Protein VI As a Model2016

    • 著者名/発表者名
      T. Murayama, S. Pujals, H. Hirose, I. Nakase, S. Futaki
    • 雑誌名

      Biopolymers

      巻: 106 号: 4 ページ: 430-9

    • DOI

      10.1002/bip.22797

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Cytosolic delivery of biomacromolecules2018

    • 著者名/発表者名
      Shiroh Futaki
    • 学会等名
      2018 International Symposium on Chemical Biology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 膜張力の変化を介して細胞運動を誘起する新規ツールの開発2017

    • 著者名/発表者名
      益田 俊博、村山 知、二木 史朗
    • 学会等名
      日本薬学会137年会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内デリバリーペプチドの膜との相互作用2017

    • 著者名/発表者名
      二木史朗
    • 学会等名
      17-1 バイオ・高分子研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel peptide tool to induce cell movement by affecting membrane tension2016

    • 著者名/発表者名
      Masada T, Murayama T, Futaki S
    • 学会等名
      日本ペプチド学会第53回ペプチド討論会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Facilitated membrane translocation of arginine-rich peptides in the presence of curvature inducing peptides2016

    • 著者名/発表者名
      Shiroh Futaki
    • 学会等名
      14th Chinese International Peptide Symposium & 5th Asia-pacific International Peptide Symposium (CPS-14 & APIPS-5) APIPS
    • 発表場所
      南京、中国
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ペプチドを用いた細胞内デリバリー2016

    • 著者名/発表者名
      二木史朗
    • 学会等名
      創薬懇話会2016 in蓼科:次世代を担う若手のためのメディシナルケミストリーフォーラム
    • 発表場所
      茅野市
    • 年月日
      2016-07-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Membrane-remodeling Amphypathic Helical Peptides Accelerate Direct Penetration of Octaarginine2016

    • 著者名/発表者名
      Shiroh Futaki, Tomo Murayama
    • 学会等名
      20th Korea Peptide Protein Society (KPPS) Symposium
    • 発表場所
      Yangyang, Korea
    • 年月日
      2016-06-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学化学研究所生体機能設計化学研究領域

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~bfdc/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 京都大学化学研究所生体反応設計化学 二木研究室

    • URL

      http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~bfdc/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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