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2019 年度 実績報告書

自己凝集性ペプチドの可逆コアセルベーションによる環境汚染物質吸着システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04303
研究機関九州大学

研究代表者

野瀬 健  九州大学, 基幹教育院, 教授 (10301334)

研究分担者 友原 啓介  九州大学, 基幹教育院, 助教 (40711677)
巣山 慶太郎  九州大学, 基幹教育院, 助教 (60707222)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードエラスチンペプチド / 自己凝集 / 化学物質吸着
研究実績の概要

本研究では、生分解性を持ち環境負荷が小さな、タンパク質を構成するアミノ酸を原料とする温度依存的可逆自己凝集(コアセルベーション)能を有する合成ペプチド、Elastin-Like-Peptides:ELP を母体として、機能性材料、特に、化学物質の吸着能を有する素材の開発を行う。本研究は3年計画の初年度であり、当該年度においては、天然エラスチンタンパク質の内部アミノ酸配列VPGVGを母体として開発したFPGVG配列を持つペプチドやそのアナログ体を化学合成するとともに、低濃度かつ室温付近でコアセルベーションを起こすELPの調製を複数の手法により実施した。ELP をバイオ素材として用いるためには、低い調製コストと目的化学物質の吸着能力を持つことが必要である。このため、本研究では、常法であるアミノ酸配列に従った逐次アミノ酸縮合反応を、リビング重合を用いた合成方法および液相合成法による大量調製による代替を検討し、NPCアミノ酸を用いた合成や可溶性担体用いた液相合成を実施した。より高機能なELPを開発するために、ELP 配列中に内在する芳香族アミノ酸の置換や側鎖の変換を行い、より高機能性のELPを得るとともに、その高機能性を発揮するアミノ酸残基の位置特異性を明らかとした。また、ELPに金属結合配列を搭載することで、温度依存的な凝集能を保持しつつ、同時に、特異的な金属の吸着が起こるペプチドを得ることができた。これらにより、次年度以降の化学物質結合性評価のための素材のプロトタイプを得ることができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

おおむね順調であると判断される。しかし、コロナウィルスの感染拡大のために3月の研究室活動が制約されており、得られた研究成果の取りまとめを一部は完了することができずにおり、当初の計画以上と判断することはできなかった。
本年度は、ELP アナログの大量調製法の確立と性状解析を実施した。その中で、NPCアミノ酸を用いた重合実験は、NPCアミノ酸誘導体の合成を完了するとともに、その試作を実施することができた。また、別に可溶性担体を用いた液相合成を実施し、その有用性を確認した。アミノ酸を置換したELPアナログを複数調製し、その中から従来のペプチドと比べより凝集能が高いペプチドを見出すことに成功した。これは、天然のアミノ酸のみからなるものであり、今後の活用が期待されるものである。また、この研究の過程で、どのアミノ酸、どこのアミノ酸を置換すると凝集能力が向上するかについての情報が得られたため、今後の研究進展のための大きな知見を得た。また、ELPに特異的金属結合配列を結合させたペプチドアナログが高い金属結合性を有することを明らかとした。同時に、NTAやEDTAなどの金属結合分子とのコンジュゲートを合成し、これらにおいても金属結合性を確認している。さらに、次年度の化学物質結合性評価のための結合試験系が正常に機能することを確認し、これを用いての論文発表を行った。以上の結果を合わせて、おおむね順調に本研究は進展しているものと判断された。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進方策として、まずは、ペプチドの調製スケールの拡大が必要であるが、これについては通常の固相合成法からフラグメント縮合法、液相法へとすでにシフトしており、これらの手法の安定的な実施が必要となる。令和2年度においては、この合成を担当する研究人員を増員する計画としており、スケールアップの問題を解消する予定である。一方、この報告書を書いている現在、研究室は緊急事態宣言下で活動が停止されており、すでに1ヶ月が経過している。この遅れを取り戻すことは物理的には不可能であるため、宣言がいつ取り下げられ、研究室活動が再開されるかについては、現在のところ不明であり、その対応策の検討も今後となる。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the Influence of Halogenation on the Binding of Bisphenol A to the Estrogen-Related Receptor γ2020

    • 著者名/発表者名
      Suyama Keitaro、Kaneko Shuhei、Kesamaru Hitoshi、Liu Xiaohui、Matsushima Ayami、Kakuta Yoshimitsu、Okubo Takashi、Kasatani Kazumi、Nose Takeru
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 33(4) ページ: 889-902

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.9b00379

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concentration Dependent Coacervation Property of Nonlinear Elastin-derived Peptide (FPGVG)n Analogs2020

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Suyama, Mika Mawatari, Daiki Tatsubo, Iori Maeda, Takeru Nose
    • 雑誌名

      Peptide Science 2019

      巻: 2019 ページ: 29-30

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Liposome Like Nanostructures Composed of Short Amphiphilic Elastin-Like Peptides2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sakamoto, Daiki Tatsubo, Keiji Sato, Keisuke Tomohara, Keitaro Suyama, Iori Maeda, Takeru Nose
    • 雑誌名

      Peptide Science 2019

      巻: 2019 ページ: 113-114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of Phe-containing Elastin-like Peptides against Proteases in Digestive Organs2020

    • 著者名/発表者名
      Iori Maeda, Miki Kawakami, Suguru Taniguchi, Keitaro Suyama, Takeru Nose
    • 雑誌名

      Peptide Science 2019

      巻: 2019 ページ: 161-162

    • 査読あり
  • [学会発表] Concentration dependent coacervation property of nonlinear elastin-derived peptide (FPGVG)n analogs2019

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Suyama, Mika Mawatari, Daiki Tatsubo, Iori Maeda, Takeru Nose
    • 学会等名
      The 56th Japanese Peptide Symposium
  • [学会発表] Development of liposome-like nanostructures composed of short amphiphilic elastin-like peptides2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Sakamoto, Daiki Tatsubo, Keiji Sato, Keisuke Tomohara, Keitaro Suyama, Iori Maeda, Takeru Nose
    • 学会等名
      The 56th Japanese Peptide Symposium
  • [学会発表] Development of liposome-like nanostructures composed of short amphiphilic elastin-like peptides2019

    • 著者名/発表者名
      Iori Maeda, Miki Kawakami, Suguru Taniguchi, Keitaro Suyama, Takeru Nose
    • 学会等名
      The 56th Japanese Peptide Symposium
  • [学会発表] Substitution effect of each Phe residue on elastin-like peptide (FPGVG)5 on self-assembly properties2019

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Suyama, Masaya Miyazaki, Iori Maeda, Takeru Nose
    • 学会等名
      The 92nd Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
  • [学会発表] Hitoshi Kesamaru, Shuhei Kaneko, Takashi Okubo, Kazumi Kasatani, Keitaro Suyama, Xiaohui Liu, Ayami Matsushima, Takeru Nose2019

    • 著者名/発表者名
      Position specific halogen substitution of bisphenol A induces differently in binding and transcriptional activity on estrogen receptors
    • 学会等名
      The 92nd Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society

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公開日: 2021-01-27  

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