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膜透過ペプチドと対イオンを用いた準安定状態を探るセンサー分子の効率的な細胞内導入

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 22121511
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 複合領域
研究機関京都大学

研究代表者

中瀬 生彦  京都大学, 化学研究所, 助教 (40432322)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2011年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2010年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード膜透過性ペプチド / 対イオン / 細胞内導入 / バイオセンサー / 膜透過ペプチド / 細胞内可視化
研究概要

近年、HIV-1 Tat (48-60)ペプチドをはじめとした膜透過性アルギニンペプチドが細胞内へ効率的に移行する性質を利用し、これらをキャリアーとして細胞内へのタンパク質や薬物を導入する手法が広く利用されている。我々は、さらに疎水性の対イオンを共存させることでアルギニンペプチドの細胞内移行量が数倍から数十倍に向上することを見出しているが、本手法におけるアルギニンペプチドの細胞内移行機序に関しては不明な部分が多い。そこで本研究では、アルギニンペプチドの膜への集積と直接透過に寄与する細胞膜側の要因や、ペプチドとの相互作用様式について、モデル膜 (LUV、GUV)と分光学的手法を用いて検討した。
酸性脂質を含まないGUVにおいて、疎水性対アニオンのピレンブチレート(PyB)の添加の有無にかかわらず、蛍光標識したオクタアルギニンペプチドのGUV膜への顕著な集積及びGUV内移行は観察されなかった。これに対し、DOPSを含むDOPC/DOPS/SM/Chol (1:1:2:1)のGUVでは、PyBを添加した場合、速やかなGUV膜への吸着とベシクル内へのペプチドの移行が観察された。次にアルギニンペプチドの蛍光異方性減衰について、BODIPY標識したR8ペプチドの回転相関時間を調べた結果、DOPC/DOPS (4:1)LUVの添加によって回転相関時間が明らかに上昇した。また、PyBを添加することで、長い回転相関時間を示す成分が出現し、平均回転相関時間が増加することが初めて明らかとなった。これらの結果は、ペプチドの集積が起きやすい負電荷の脂質膜表面において、PyBとペプチドが強く相互作用することを示唆する。PyBそのものの膜障害性は低いものの、脂質組成特異的に膜流動化を起こすことも示唆され、生細胞において、PyBのこのような性質がペプチドの直接膜透過に寄与している可能性が考えられる。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Efficient intracellular delivery of nucleic acid pharmaceuticals using cell-penetrating peptides2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Hidetaka Akita, Kentaro Kogure, Astrid Graslund, Ulo Langel, Hideyoshi Harashima, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 45 号: 7 ページ: 1132-1139

    • DOI

      10.1021/ar200256e

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient Focal Membrane Deformation Induced by Arginine-rich Peptides Leads to Their Direct Penetration into Cells2012

    • 著者名/発表者名
      Hirose, H., Takeuchi, T., Osakada, H., Pujals, S., Katayama, S., Nakase, I., Kobayashi, S., Haraguchi, T., Futaki, S
    • 雑誌名

      Molecular Therapy

      巻: (in press) 号: 5 ページ: 984-993

    • DOI

      10.1038/mt.2011.313

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accumulation of arginine-rich cell-penetrating peptides in tumors and the potential for anticancer drug delivery in vivo2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Yusuke Konishi, Masashi Ueda, Hideo Saji, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 159 号: 2 ページ: 181-188

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2012.01.016

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of the attachment of a penetration accelerating sequence and the influence of hydrophobicity on octaarginine-mediated intracellular delivery2012

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Takayama, Hisaaki Hirose, Gen Tanaka, Silvia Pujals, Sayaka Katayama, Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Molecular Pharmaceutics

      巻: 9 号: 5 ページ: 1222-1230

    • DOI

      10.1021/mp200518n

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Signal transduction of biological systems through an artificial receptor system via dimerization of a bivalent leucine-zipper ligand2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shinya Okumura, Gen Tanaka, Katsuhiro Osaki, Miki Imanishi, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 51 号: 30 ページ: 7464-7467

    • DOI

      10.1002/anie.201201805

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bio-inspired mechanism for the translocation of peptide through the cell-membrane2012

    • 著者名/発表者名
      Kazutami Sakamoto, Kenichi Aburai, Taku Morishita, Kenichi Sakai, Hideki Sakai, Masahiko Abe, Ikuhiko Nakase, and Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 41 号: 10 ページ: 1078-1080

    • DOI

      10.1246/cl.2012.1078

    • NAID

      130004426340

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CXCR4 stimulates macropinocytosis: implications for cellular uptake of arginine-rich cell-penetrating peptides and HIV2012

    • 著者名/発表者名
      Gen Tanaka, Ikuhiko Nakase, et al.
    • 雑誌名

      Chemistry & Biology

      巻: 19 号: 11 ページ: 1437-1446

    • DOI

      10.1016/j.chembiol.2012.09.011

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation of an antimicrobial peptide into a plasma membrane-permeable, mitochondria-targeted peptide via the substitution of lysine with arginine2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shinya Okumura, Sayaka Katayama, Hisaaki Hirose, Silvia Pujals, Hirofumi Yamaguchi, Satoko Arakawa, Shigeomi Shimizu, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 48 号: 90 ページ: 11097-11099

    • DOI

      10.1039/c2cc35872g

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of a fusiogenic peptide GALA for intracellular delivery2011

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Kentaro Kogure, Hideyoshi Harashima, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 683 ページ: 525-533

    • DOI

      10.1007/978-1-60761-919-2_37

    • ISBN
      9781607619185, 9781607619192
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acylation of Octaarginine : Implication to the Use of Intracellular Delivery Vectors2011

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Katayama, Hisaaki Hirose, Kentaro Takayama, Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 149 ページ: 29-35

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Endosome-disruptive Peptides for Improving Cytosolic Delivery of Bioactive Macromolecules2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Sachiko Kobayashi, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Biopolymers

      巻: 94 ページ: 763-770

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rev-derived Peptides Inhibit HIV-1 Replication by Antagonism of Rev and a Co-receptor, CXCR42010

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Shimane, Eiichi N.Kodama, Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki, Yasuteru Sakurai, Yasuko Sakagami, Xiaoguang Li, Toshio Hattori, Stefan G.Sarafianos, Masao Matsuoka
    • 雑誌名

      The International Journal of Biochemistry & Cell Biology

      巻: 42 ページ: 1482-1488

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transduction of Cell-penetrating Peptides into Induced Pluripotent Stem Cells2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yukawa, Hirofumi Noguchi, Ikuhiko Nakase, Yoshitaka Miyamoto, Koichi Oishi, Nobuyuki Hamajima, Shiroh Futaki, Shuji Hayashi
    • 雑誌名

      Cell Transplantation

      巻: 19 ページ: 901-909

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Target-specific Accumulation of Radiolabeled Antibodies by Conjugating Arginine-rich Peptides as Anchoring Molecules2010

    • 著者名/発表者名
      Rei Miyamoto, Hiromichi Akizawa, Takeshi Nishikawa, Tomoya Uehara, Yusuke Azuma, Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki, Hirofumi Hanaoka, Yasuhiko Iida, Keigo Endo, Yasushi Arano
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 21 ページ: 2031-2037

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanisms to attain efficient cellular uptake of arginine-rich cell-penetrating peptides2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      Peptide therapeutics Conference 2012
    • 発表場所
      Puerto Calero, Lanzarote, Spain
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアを標的にする膜透過性ペプチドの創製と活性分子送達2012

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、片山沙綾香、奥村真也、二木史朗
    • 学会等名
      日本薬学会第132年会
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] In vivoにおける膜透過性ペプチドの腫瘍集積と抗癌剤送達2012

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、小西雄介、上田真史、佐治英郎、二木史朗
    • 学会等名
      日本薬学会第132年会
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 膜透過性ペプチドの作用メカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第29回物性物理化学研究会「膜のダイナミズムと薬物透過:基礎から予測・制御まで」
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vivoにおける膜透過性アルギニンペプチドの腫瘍集積2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、小西雄介、上田真史、佐治英郎、二木史朗
    • 学会等名
      アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ヘリックス間相互作用認識で活性化される人工EGF受容体の創製2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、奥村真也、大崎勝弘、二木史朗
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 膜透過性アルギニンペプチドのマウス体内動態及び腫瘍集積性2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、小西雄介、上田真史、佐治英郎、二木史朗
    • 学会等名
      第48回ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of efficient cellular uptake of arginine-rich cell-penetrating peptides2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第48回ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘリックス二量体リガンドで活性化される人工EGF受容体の創製と細胞機能制御2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、大崎勝弘、奥村真也、二木史朗
    • 学会等名
      第48回ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ヘリックス間相互作用で活性化される人工EGF受容体の創製と細胞機能制御2011

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、大崎勝弘、奥村真也、二木史朗
    • 学会等名
      第2回京都大学GCOE-理化学研究所 共同シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Tumor accumulation of arginine-rich cell-penetrating peptides and anticancer drug delivery in vivo2011

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Yusuke Konishi, Masashi Ueda, Hideo Saji, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      8th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium “Frontier of Medicinal Science”
    • 発表場所
      Keio Plaza Hotel Tokyo
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of Cellular Uptake of Arginine-Rich Cell-Penetrating Peptides2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase
    • 学会等名
      Global COE Symposium JAPAN-CANADA Joint Health Research Program "Biomembrane and Channels"
    • 発表場所
      Kyoto Century Hotel
    • 年月日
      2010-12-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Peptide-based approaches to deliver biomacromolecules into cells2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2010-12-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Internalization mechanisms of arginine-rich cell-penetrating peptides2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      ハイペップ研究所2010年紅葉ワークショップ
    • 発表場所
      ハイペップ研究所京都本社
    • 年月日
      2010-12-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンペプチドの生体膜透過2010

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、二木史朗
    • 学会等名
      次世代スーパーコンピュータプロジェクト ナノ分野グランドチャレンジ研究開発ナノ統合拠点
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ
    • 年月日
      2010-12-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンペプチドを用いた細胞内デリバリー2010

    • 著者名/発表者名
      二木史朗、中瀬生彦
    • 学会等名
      平成22年度生命融合科学教育部シンポジウム ケミカルバイオロジー-創薬、疾病、障害との接点と今後の展開-
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2010-11-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンペプチドを用いた細胞内デリバリー2010

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦、二木史朗
    • 学会等名
      第37回岡山脳セミナー、第2回生体制御科学専攻系セミナー
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-10-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 膜透過性アルギニンペプチドの細胞内移行機序と薬物送達2010

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      第13回ペプチドフォーラム
    • 発表場所
      京都薬科大学
    • 年月日
      2010-09-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Identification of a Potential Receptor That Stimulates Cellular Uptake of R12 Peptide2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Gen Tanaka, Yasunori, Fukuda, Yasumaru Hatanaka, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      31EPS CPP Satellite Meeting
    • 発表場所
      Copenhagen
    • 年月日
      2010-09-11
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Cytosolic delivery of macromolecules using pH-dependent fusogenic peptide2010

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Sachiko Kobayashi, Shiroh Futaki
    • 学会等名
      3rd International Symposium Cellular Delivery of Therapeutic Macromolecules
    • 発表場所
      Cardiff University
    • 年月日
      2010-06-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] アルギニンペプチドを用いた効率的な細胞内導入法の開発2010

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      岡山大学若手異分野連携体セミナー
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-06-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内可視化のためのペプチドを用いた効率的サイトゾル送達2010

    • 著者名/発表者名
      中瀬生彦
    • 学会等名
      遺伝子・デリバリー学会10周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-06-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 遺伝子医学MOOK別冊 ペプチド・タンパク質性医薬品の新規DDS製剤の開発と応用2011

    • 著者名/発表者名
      二木史朗、中瀬生彦
    • 出版者
      メディカルドゥ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 蛍光イメージング/MRIプローブの開発2011

    • 著者名/発表者名
      二木史朗、中瀬生彦
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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