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2023 年度 実績報告書

リン脂質フリップを誘起する膜貫通ペプチドの計算分子設計

研究課題

研究課題/領域番号 19K05378
研究機関北陸大学

研究代表者

齋藤 大明  北陸大学, 薬学部, 准教授 (40506820)

研究分担者 中尾 裕之  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 助教 (00805020)
森下 徹也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10392672)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード分子動力学法 / 脂質フリップ / 膜貫通ペプチド
研究実績の概要

脂質二重層中のリン脂質分子の二層間の移動(フリップフロップ)は、親水性の頭部基が疎水性の炭化水素領域を通過しなければならないため、脂質のみの人工膜ではほとんど起こらない現象である。脂質スクランブリングは様々な細胞機能の発現・維持に関与しているものの、その構造的特徴は未だ明らかにされていない。
最終年度は、ペプチド二量体の中央にGlu残基を複数導入した膜貫通ペプチドの分子動力学(MD)シミュレーションを実行し、ペプチドの膜内における特徴的な構造を詳細に解析し、スクランブラーゼ活性に与える影響について考察した。
本研究では親水性残基(Glu)を中央付近に持つ膜貫通ペプチド二量体モデル(Q2-C1, Q2-C2, Q2-C3, Q2-C4, Q3-C)を作成し、POPC脂質二重層膜系でのMDシミュレーションを実施した。シミュレーション後は脂質膜系では、原子分布(膜厚方向)や膜厚・脂質鎖長を解析し、ペプチド二量体系では膜内における原子分布(膜厚方向)や、配向角度、ペプチド間角度、Glu-Glu間の距離や動径分布関数(RDF)を解析した。
構造解析の結果、ペプチドの膜内構造では、Q2-C2, Q3-Cの系でGluが中心付近に分布する様子が示された。また、Q2-C2, Q3-Cの系では膜内において二量体構造を保つ様子が示された。脂質スクランブリングの実験結果との対応から、これらはペプチド付近での脂質スクランブリングに寄与する特異的構造であるとことが示唆された。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Discovery of a cystathionine γ-lyase (CSE) selective inhibitor targeting active-site pyridoxal 5′-phosphate (PLP) via Schiff base formation2023

    • 著者名/発表者名
      Echizen Honami、Hanaoka Kenjiro、Shimamoto Kazuhito、Hibi Ryota、Toma-Fukai Sachiko、Ohno Hisashi、Sasaki Eita、Komatsu Toru、Ueno Tasuku、Tsuchiya Yukihiro、Watanabe Yasuo、Otsuka Takao、Saito Hiroaki、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Kojima Hirotatsu、Okabe Takayoshi、Shimizu Toshiyuki、Urano Yasuteru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-43536-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subtype-selective agonists of plant hormone co-receptor COI1-JAZs identified from the stereoisomers of coronatine2023

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kengo、Kato Nobuki、Bashir Khurram、Nomoto Haruna、Nakayama Misuzu、Chini Andrea、Takahashi Satoshi、Saito Hiroaki、Watanabe Raku、Takaoka Yousuke、Tanaka Maho、Nagano Atsushi J.、Seki Motoaki、Solano Roberto、Ueda Minoru
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42003-023-04709-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションを用いた脂質フリップを誘起する膜貫通ペプチド二量体の膜内構造解析2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤大明, 中尾裕之, 中野実
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションを用いたフラボノイドとチロシナーゼの結合解析2023

    • 著者名/発表者名
      棚田真夕, 齋藤大明
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] 分子シミュレーションを用いたHCov229E 3CLプロテアーゼとイソフラボン化合物の複合体構造解析2023

    • 著者名/発表者名
      徳丸楓, 小田郁久美, 亀田翔吾, 大黒徹, 齋藤大明
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会

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公開日: 2024-12-25  

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