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

2020 年度 研究成果報告書

• 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: 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: ポリリジン / 細胞膜透過性 / CPP

研究成果の概要

本研究は、微生物由来ポリカチオン性ペプチドによる化学修飾（ポリカチオン化修飾）にて低分子化合物の生体膜透過性と水溶性を一挙に改善させる基盤技術の構築を目的とした。対象化合物は、「生合成リデザインで創出する新規化合物」と「既存化合物」とし、新規化合物を創出するために、各種ペプチド化合物の生合成機構を解明した。さらに、新規な微生物由来ポリカチオン性ペプチドを同定し、その生合成機構を解明した。また、ε-poly-α-L-lysineとε-oligo-β-L-lysineに反応基を導入する微生物変換法と酵素法を開発し、クリックケミストリーを基盤とした既存化合物のポリカチオン化修飾法を確立した。

自由記述の分野

応用微生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

薬物である機能性低分子・中分子化合物の細胞膜透過性を改善できれば、生理活性の増強が期待できる。細胞膜透過性を改善するための一般的な戦略は、化合物の疎水化である。しかし、その反面生じる水溶性の低下は、予期しない副作用の出現や製剤調製の複雑化など新たな問題を生む。したがって、生体膜透過性と水溶性を一挙に改善させる薬剤の化学修飾技術を開発できれば、現在の創薬スピードを加速させることができる。そこで本研究では、細胞膜透過性と水溶性を一挙に改善する化学修飾分子として、微生物由来ポリカチオン性ペプチドに着目し、実践的なポリカチオン化修飾法を確立した。