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2021 年度 実績報告書

薬剤-膜相互作用の観点からコレステロールが祖先分子より物性的に進化したかを探る

研究課題

研究課題/領域番号 19K03762
研究機関群馬大学

研究代表者

高橋 浩  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80236314)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードコレステロール / ラノステロール / 分子進化 / 生体膜 / リン脂質膜 / 分子パッキング / ホスファチジルコリン / ホスファチジルエタノールアミン
研究実績の概要

役目を終えた薬剤の多くは、肝臓細胞の小胞体膜にある酵素シトクロムP450(CYP)で酸化代謝される。その結果、水に溶けやすくなり尿とともに体外に放出される。CYPの活性部位に達する前に、薬剤は一度、小胞体膜の疎水部へ入り込む。小胞体膜は、細胞内の他の小器官の膜と比較するとコレステロール濃度が低い。これが、薬剤が小胞体膜に集まることに関係しているらしい。以前、哺乳動物の主要なリン脂質ホスファイジルコリン(PC)を主体とするモデル膜系実験で、CYP基質薬クロルゾキサゾンはコレステロールの濃度が高くなると膜に侵入しづらくなることを明らかにした。今回、哺乳動物の生体膜で2番目に多いホスファイジルエタノールアミン(PE)で検討を行い同様な結果が得られた。その成果をまとめ論文発表した(オンライン公開済み)。
コレステロールが上記のような作用を示すのは、コレステロールの添加により膜の分子充填が密になり、薬剤が膜内に侵入困難になるためと推定している。コレステロール生合成過程の前駆体で、進化的にも祖先分子と考えられているラノステロールでも、コレステロールと同様な効果持つのかを検討した。多くの生体リン脂質では、2本の脂肪酸側鎖の内、一本は二重結合を持つ不飽和脂肪酸で、もう一本は飽和脂肪酸である。このような混合鎖を持つPCを主体としたモデル生体膜系で検討した結果、祖先分子のラノステロールは、コレステロールが示す効果よりも遥かに低い効果しか示さないことが分かった。ただ、2本とも不飽和鎖のPCでは、予備的であるが、やや異なる結果も得られている。ラノステロールが酸化されることで、コレステロールが生合成される。コレステロールをさらに酸化して得られる酸化コレステロールでも、効果が低下することが分かっている。コレステロールが最も効果的であると推定される。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Cholesterol's inhibition effect on entering of chlorzoxazone into phosphatidylethanolamine bilayer: Relevance to cytochrome P450 drug metabolism at endoplasmic reticulum membranes2022

    • 著者名/発表者名
      Kano Shusei、Takahashi Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1864 ページ: 183954(9 pages)

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2022.183954

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Membrane properties of amacrocyclic tetraether bisphosphatidylcholine lipid: Effect of a single membrane-spanning polymethylene cross-linkage between two head groups of ditetradecylphosphatidylcholine membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuchida Naoyuki、Takagi Toshiyuki、Takahashi Hiroshi、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji、Sonoyama Masashi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes

      巻: 1863 ページ: 183569~183569

    • DOI

      10.1016/j.bbamem.2021.183569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pore Size Distributions Related with Spontaneous Purple Membrane Stacking in Porous Hydrogels2021

    • 著者名/発表者名
      Karasawa Morise、Yokoyama Yasunori、Takiguchi Kingo、Takahashi Hiroshi、Kikukawa Takashi、Sonoyama Masashi、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 103801~103801

    • DOI

      10.7566/JPSJ.90.103801

    • 査読あり
  • [学会発表] 擬環状型で二量体化したエーテル型リン脂質から成る膜の構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      土田直之、高木俊之、 高橋 浩、吉原利忠、飛田成史、園山正史
    • 学会等名
      2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] リン脂質の膜構造に対するコレステロールおよびラノステロールの効果2022

    • 著者名/発表者名
      岡山杏由美、和田康平、高橋 浩
    • 学会等名
      第11回日本生物物理学会関東支部会
  • [学会発表] Binding mode of chlorogenic acid to phosphatidylcholine bilayer revealed by its effect on the lipid bilayer phase transition 膜相転移への影響からクロロゲン酸のリン脂質ホスファチジルコリン膜表面結合様式を探る2021

    • 著者名/発表者名
      熊川惠理, 矢島芳起 高橋 浩
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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