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2020 年度 実績報告書

膜透過性・水溶性の一挙改善を志向した新規機能性低分子の生合成リデザイン

計画研究

研究領域生物合成系の再設計による複雑骨格機能分子の革新的創成科学
研究課題/領域番号 16H06445
研究機関福井県立大学

研究代表者

濱野 吉十  福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (50372834)

研究分担者 丸山 千登勢  福井県立大学, 生物資源学部, 准教授 (20452120)
山中 一也  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (30756870)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード細胞膜透過性 / cell penetrating peptide / ポリカチオン
研究実績の概要

ポリカチオン性化合物は、高極性でありながら高い生体膜透過性も併せ持つことが知られている。そこで本研究では、「①生体膜透過性・水溶性に問題がある既存薬物」、「②微生物未利用遺伝子から創出する新規機能性低分子」の2種の低分子化合物について、ポリカチオン化修飾による生体膜透過性と水溶性の一挙改善を目指す。本研究の目的達成のために、研究項目A、研究項目B、研究項目Cの計3つの研究項目を毎年度行なっている。
研究項目A(ポリリジン不飽和アルコールエステルによる機能性低分子のポリカチオン化修飾):抗生物質バシトラシン、抗生物質ナイシンは、動物細胞の細胞膜を透過しないため生理活性を示さない。そこでR2年度は、これら抗生物質をポリαリジンにてポリカチオン修飾することで生体膜透過性が改善するか検証した。その結果、ポリカチオン修飾されたこれら抗生物質の水溶性と細胞膜等活性を一挙に改善でき、さらに各種動物細胞に対して生育阻害活性を示すことを見出した。また、インスリンをポリカチオン修飾したところ、血糖値降下活性を維持しながら、中性領域での水溶性を顕著に改善した。
研究項目B(微生物ゲノムマイニングによる新規ポリカチオン化合物の探索および新規機能性低分子の創製):昨年度に引き続き、ポリカチオン修飾ツールの拡充を目的に新規天然ポリカチオン化合物の創製行った。その過程で、新規D体アミノ酸ポリマーの生合成機構を解明した。また、βリジンポリマー生産菌を同定した。
研究項目C(ポリカチオン化機能低分子の細胞膜透過性および機能発現評価):ポリαリジンにてポリカチオン修飾した抗生物質バシトラシンおよび抗生物質ナイシンの細胞膜透過性が改善され、新しい生理活性の発見につながった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Molecular and mechanistic characterization of PddB, the first PLP-independent 2,4-diaminobutyric acid racemase discovered in an actinobacterial D-amino acid homopolymer biosynthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamanaka, Ryo Ozaki, Yoshimitsu Hamano, Tadao Oikawa
    • 雑誌名

      Front. Microbiol.

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.686023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] tRNA-dependent amide bond-forming enzymes in peptide natural product biosynthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Chitose Maruyama and Yoshimitsu Hamano
    • 雑誌名

      Curr. Opin. Chem. Biol.

      巻: 59 ページ: 164-171

    • DOI

      10.1016/j.cbpa.2020.08.002

    • 査読あり
  • [学会発表] ε-poly-L-lysine修飾による抗体の細胞内送達法の確立2020

    • 著者名/発表者名
      武内 大和,牛丸和乗,加藤康夫,丸山千登勢,濱野吉十
    • 学会等名
      2020年度日本農芸化学会大会
  • [学会発表] 抗生物質resormycin生合成遺伝子群の同定および機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      茅根千湖,山中一也,五十嵐雅之,濱野吉十,丸山千登勢
    • 学会等名
      2020年度日本農芸化学会大会
  • [学会発表] 細胞膜透過に寄与する抗生物質 streptothricinのoligo(β-Lys)構造2020

    • 著者名/発表者名
      兼田康平,武内大和,加藤康夫,丸山千登勢,濱野吉十
    • 学会等名
      2020年度日本農芸化学会大会

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公開日: 2023-12-25  

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