安定化人工イオンチャネル形成ペプチドのデザインと高次構造ならびに機能発現

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680629
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 飯田 彰 京都大学, 薬学部, 助教授 (40202816)
• 研究分担者: 長岡 康夫 京都大学, 薬学部, 助手 (90243039)
• キーワード: 人工イオンチャンネル / ペプチドバンドル / トリコデルマポリスポーラム / トリコスポリン / ペプタイボール / 電位依存性チャンネル / 不完全菌 / バレルステーブモデル

研究概要

不完全菌Trichodermapolysporumの産生するペプタイボールと称される20残基の両親媒性ペプチド、トリコスポリンの電圧依存性イオンチャンネルの安定化とその分子構造論的基礎の確立をめざし、ヘリックスバンドル型のトリコスポリン複合体の構築を行った。前年度に合成した4量体合成の実績から得た知見をもとに、今年度は更なるトリコスポリン2量体3種を合成し、そのチャンネル形成特性を4量体のそれと詳細に比較検討した。今回合成した複合体は、4量体と同様のテンプレート型2量体とトリコスポリン分子の7と18位にCys残基を置換することによって合成したS-Sホモダイマー2種である。それらのCDスペクトルはいずれも4量体と同様の負のコットンカーブを示しており、2量体化においても、チャンネルコアとなるトリコスポリン分子の高次構造は保持されていることが、また、それらの2量体はいずれも4量体とほぼ同様に、極めて寿命の長いチャンネルを形成することが明らかになった。したがって、両年度で達成された成果は、ヘリックスバンドル型複合体として制御されたトリコスポリンチャンネルの安定化に成功するにとどまらず、チャンネル形成ペプチド研究の理論的基盤であるバレルステーブモデルを実証するにまで至った。以上、本研究と同時に行ったトリコスポリン誘導体の詳細なチャンネル形成特性の結果とを合わせ、トリコスポリン分子が安定なチャンネル機能を発現するためには、
1.膜の厚さと極めて厳密に一致するペプチドのヘリックス長と
2.ペプチド-脂質-水から構成される超共役分子の形成が重要であることが結論づけられた。
また、チャンネル形成の安定化を促進する因子として、
3.ヘリックス分子の脂溶性とヘリックス構造に折れ曲がりを誘導するPro残基の重要性が明確にされた。
さらに興味深いことに、新たに単離したアミノ酸ll残基のペプチド、トリコロビンがトリコスポリン複合体と同様に寿命の長いチャンネルを形成することを発見した。この今までに例を見ない分子挙動は、新たなチャンネル形成機構が存在する可能性を示唆している。したがって、トリコロビンを用いた今後の研究は、既存の理論をさらに発展させた分子構造論への新たな展開が期待できる。

研究成果

• [文献書誌] Yasuo Nagaoka: "Ion-channel-forming and Catecholamine-releasing Activities of Elongated and Truncated Analogues of Trichosporin-B" J.Chem Soc.,Chem.Commu.1995. 2203-2204 (1995)
• [文献書誌] Yasuo Nagaoka: "Role of proline residue in the channel-forming and catecholamine-releasing activities of the peptaibol,Trichosporin-B-VIa" Biochim.Biophys.Acta. 1283. 31-36 (1996)
• [文献書誌] Yasuo Nagaoka: "Role of Cln^7 in the ion-channel-forming properties of the trichosporin-B-VIa" J.Chem Soc.,Chem.Commu.1996. 1079-1080 (1996)
• [文献書誌] Shun-ichi Wada: "ION CHANNNEL-FORMING PROPERTY OF TRICHOROVIN-XII,AN 11-RESIDUE PEPTAIBOL FROM THE FUNGUS TRICHODERMA VIRIDE,IN PLANAR LIPID BILAYER MEMBRANES" Bioorg.Med.Chem.Lett.6. 2275-2278 (1996)
• [文献書誌] Yasuo Nagaoka: "Ion Channel Properties of Disulfide-Linked Dimer Derivative of Peptaibol,Trichosporin-B-VIa" Peptide Chemistry. (in press).