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2015 年度 実績報告書

生体膜構成脂質の機能を探る小分子の再発見と作用機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25242073
研究機関大阪大学

研究代表者

村田 道雄  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40183652)

研究分担者 梅川 雄一  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20587779)
土川 博史  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30460992)
松森 信明  九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50314357)
花島 慎弥  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50373353)
松岡 茂  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60456184)
研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2017-03-31
キーワードコレステロール / 脂質二重膜 / 脂質ラフト / 小分子プローブ / 重水素固体NMR
研究実績の概要

本基盤研究Aでは、1)脂質ラフトなどのマイクロドメインに結合することによって生体膜における情報伝達機能を改変することのできる化合物を再発見し、2)ケミカルバイオロジーの領域を生体膜に拡張すると同時に、脂質研究に有用な小分子プローブを見いだして世に送り出すことを目的とし、3年間研究を実施した。その結果、すでに26件の学術論文として発表したように、当初の目標をおおよそ達成することができた。例えば、京大薬・東大農・理研との共同研究において、ステロール認識する環状ペプチドの脂質膜上における作用を精査して、本ペプチドの生理活性発現機構の解明につなげた。また、従来から研究を進めてきたアンフィジノールやアンフォテリシンBが有するステロール認識機構についても顕著な進捗を達成した。さらに、本基盤研究開始後に新たに始めた2つの研究課題におても当初の想定を上回る進捗を示している。すなわち、特殊な植物性サポニンが有するステロール相互作用を、有機合成化学や固体NMRの手法を取り入れることによって、解明することに成功しつつある。また、古細菌の膜脂質PGPMeのモデル化合物を利用して、周辺脂質が膜タンパク質の機能に及ぼす影響を構造面から解明する手法を確立した。すなわち、標識原子(重水素、セレン、臭素など)を位置特異的に脂質に導入することによって、固体NMRや結晶X線回折による周辺脂質の選択的観測を可能にした。この結果、膜における脂質の構造情報を多面的に取得する研究手法を開発することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

上述のように、本年度は更に研究を加速することによって、研究期間中に26件の学術論文を発表することができた。このなかには、ステロールと異なる形式で結合する4種の天然物に着目し、共同研究者とともに、その作用機構を明らかにすることができた。また、脂質と類似した生理活性小分子を有機合成化学に調製して作用機構解明に用いた。さらに、それらの同位体や蛍光色素による標識体を合成することによって、作用機構の解明が加速されることを示した。また、一部の化合物については、企業との共同研究や特許を通じて、世に出す段階に入っている。したがって、当初の目的をほぼ達成することができたと考える。このように、生体膜において情報伝達を改変する化合物を再発見し、その機能の解析を進めることを通じて、タンパク質とその周辺脂質について理解を深めることができた。

今後の研究の推進方策

今までの研究遂行の過程で、今後の研究の方向として、タンパク質との相互作用を指標とした小分子プローブ探索の方が効率がよいと確信した。そこで、本基盤研究Aで得られた知見をもとに、研究期間1年を残す現時点で、多少異なる方向に研究を展開した方が、当初の研究目標を内包して、より大きな発展につながると考えるに至った。この方針に沿って、基盤研究Sを申請中であり、採択されるた場合は、基盤Sにおいて、本基盤研究の成果を引き継いで行く予定である。
基盤Sの採否に拘わらず、脂質-タンパク質および脂質同士の相互作用について、構造生物学的なアプローチで研究を進めることによって、脂質の特異的認識に関わる分子機構の正確な理解に結び付ける。これには、膜脂質自体の精密構造解析と計算機化学的なアプローチが必要となるので、ケミカルバイオロジー的手法に加えて、構造生物学研究・生物物理的手法を動員することによって、より重要な研究成果につなげたい。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 12件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Abo Academi University(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Abo Academi University
  • [国際共同研究] De La Salle University(フィリピン)

    • 国名
      フィリピン
    • 外国機関名
      De La Salle University
  • [雑誌論文] Water-mediated recognition of simple alkyl chains by hert-type fatty acid-binding protein.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka, S., Sugiyama, S., Matsuoka, D., Hirose, M., Lethu, S., Ano, H., Hara, T., Ichihara, O., Kimura, S. R., Murakami, S., Ishida, H., Mizohata, E., Inoue, T. and Murata, M.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. Engl.

      巻: 54 ページ: 1508-1511

    • DOI

      10.1002/anie.201409830

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Axial hydrogen at C7 position and bumpy tetracyclic core markedly reduce sterol’s affinity to amphotericin B in membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa, Y., Umegawa, Y., Nonomura, K., Matsushita N., Takano, T., Tsuchikawa, H., Hanashima, S., Oishi, T., Matsumori, N. and Murata, M.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 54 ページ: 303-312

    • DOI

      10.1021/bi5012942

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modification of bafilomycin structure to efficiently synthesize solid-state NMR probes that selectively bind to vacuolar-type ATPase.2015

    • 著者名/発表者名
      Shibata, H., Tsuchikawa, H., Hayashi, T., Matsumori, N., Murata, M. and Usui, T
    • 雑誌名

      Chem. Asia. J.

      巻: 10 ページ: 915-924

    • DOI

      10.1002/asia.201403299

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sphingomyelin distribution in lipid rafts of artificial monolayer membranes visualized by Raman microscopy.2015

    • 著者名/発表者名
      Ando J., Kinoshita, M., Cui, J., Yamakoshi, H., Dodo, K., Fujita K., Murata M. and Sodeoka, M.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Cad Sci. USA.

      巻: 112 ページ: 4558-4563

    • DOI

      10.1073/pnas.1418088112

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Centerband-only analysis of rotor-unsynchronized spin-echo for measurement of lipid 31P chemical shift anisotropy.2015

    • 著者名/発表者名
      Umegawa, Y., Yamaguchi, T., Murata, M. and Matsuoka, S.
    • 雑誌名

      Magn. Res. Chem.

      巻: 53 ページ: 514-519

    • DOI

      10.1002/mrc.4247

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Deuterium NMR of raft model membranes reveals domain-specific order profiles and compositional distribution.2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuda, T., Tsuchikawa, H., Murata, M. and Matsumori. N.
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 106 ページ: 631-638

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2015.04.008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Novel Raman-tagged sphingomyelin that closely mimics original raft-forming behavior.2015

    • 著者名/発表者名
      Cui, J., Matsuoka, S., Kinoshita, M., Matsumori, N., Sato, F., Murata, M., Ando, J., Yamakoshi, H., Dodo, K. and Sodeoka, M.
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem.

      巻: 23 ページ: 2989-2994

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2015.05.014

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Orientation and order of the amide group of sphingomyelin in lipid bilayers determined using solid-state NMR.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumori, N.,Yamaguchi, T., Maeta, Y. and Murata. M.
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 108 ページ: 2816-2824

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2015.05.011

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Role of polyol moiety of amphotericin B in ion channel formation and sterol selectivity in bilayer membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, T., Umegawa, Y., Tsuchikawa, H., Matsumori, N., Hanashima, S., Murata, M., Haser, R., Rawlings, B. J., Caffrey, P.
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem.

      巻: 23 ページ: 5782-5788

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2015.07.009

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stereoselective synthesis of head group of archaeal phospholipid PGP-Me for investigating bacteriorhodopsin-lipid interactions.2015

    • 著者名/発表者名
      Cui, J., Kawatake, S., Umegawa, Y., Lethu, S., Matsuoka, S., Sato, F., Matsumori, N., and Murata, M.
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 13 ページ: 10279-10284

    • DOI

      10.1039/C5OB01252J

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of gel-like nanodomains in cholesterol-containg sphingomyelin or phosphatidylcholine membrane as examined by fluorescence lifetimes and 2H NMR spectra.2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuda, T., Matsumori, M.,Tsuchikawa, H., Lonnfors, M., Nyholm, T. K. M., Slotte, J. S., and Murata, M.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 ページ: 13783-13792

    • DOI

      10.1021/acs. langmuir.5b03566

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bioactive structure of membrane lipids and natural products elucidated by a chemistry-based approach.2015

    • 著者名/発表者名
      Murata, M., Sugiyama, S., Matsuoka, S., Matsumori, N.
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 15 ページ: 675-690

    • DOI

      10.1002/tcr.201402097

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] アンフォテリシンBのチャネル形成機構解明を目指した構造活性相関研究2016

    • 著者名/発表者名
      山本智也、梅川雄一、土川博史、松森信明、花島慎弥、村田道雄、Resul Hauser、Bernard J. Rawlings、Patrick Caffrey
    • 学会等名
      日本薬学会 第136回年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Stereoselective Construction of 6,5,5-tricyclic bisspiroacetal structure specific to spirolides.2016

    • 著者名/発表者名
      YASUKAWA, Yoshifumi; TSUCHIKAWA, Hiroshi; MURATA, Michio
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 重水素標識スフィンゴ糖脂質の合成と生体モデル膜における固体NMR 解析2016

    • 著者名/発表者名
      南角 拓実・花島 慎弥・村田 道雄
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Microdomain formation in sphingomyelin antipode-containing membrane for investigating lipid-lipid interactions2016

    • 著者名/発表者名
      YANO, Yo; HANASHIMA, Shinya; TSUCHIKAWA, Hiroshi; YASUDA, Tomokazu; KINOSHITA, Masanao; MATSUMORI, Nobuaki; MURATA, Michio; SUZUKI, Kenichi; KUSUMI, Akihiro
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 固体NMRによる配座解析を目指したフッ素標識化バフィロマイシンの合成と生物活性評価2016

    • 著者名/発表者名
      林 達・柴田 一・土川 博史1・村田道雄・臼井 健郎
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 脂質ラフトにおけるスフィンゴミエリン頭部の動的挙動解析のための重水素標識体の合成2016

    • 著者名/発表者名
      村上 量弘・花島 慎弥・土川 博史・松森 信明・村田 道雄
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 極長鎖スフィンゴミエリンの脂質モデル膜に与える影響と相挙動解析2016

    • 著者名/発表者名
      森内 舞・土川 博史・花島 慎弥・安田 智一・村田 道雄・松森 信明・Slotte J. Peter
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 水和脂質二重膜の固体NMR 測定のための化学シフト温度計の開発2016

    • 著者名/発表者名
      下西 剛史・梅川 雄一、花島 慎弥、土川 博史、村田 道雄
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] スピロリドCの効率的合成を目指した2-シリル置換ジエン基質による選択的Diels-Alder 反応の開発2016

    • 著者名/発表者名
      南野 宏・土川博史・林 翔・村田道雄
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] ガングリオシドGM1 およびスフィンゴミエリンが共存するリン脂質膜におけるドメイン形成の蛍光イメージング解明2016

    • 著者名/発表者名
      高田 美沙・花島 慎弥・土川 博史・安田 智一・村田 道雄・木下 祥尚・松森 信明・安藤 弘宗・木曽 真・鈴木 健一・楠見 明弘・J. Peter Slotte
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] スフィンゴミエリンのアシル鎖における深度依存的な融解現象の観測2016

    • 著者名/発表者名
      門司 真美・土川 博史・花島 慎弥・安田 智一・村田 道雄・松森 信明・Slotte J. Peter
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Synthesis of purple membrane lipid PGP-Me for investigating bacteriorhodopsin-lipid interactions.2016

    • 著者名/発表者名
      YAMAGAMI, Masaki; JIN, Cui; TSUCHIKAWA, Hiroshi; UMEGAWA, Yuichi
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Sterol recognition mechanism of saponins deduced from membrane-permeabilizing activities and spectroscopic evidence.2016

    • 著者名/発表者名
      MALABED, Raymond; HANASHIMA, Shinya; MURATA, Michio; SAKURAI, Kaori
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Examination of a possible mechanism for the membrane translocation of the marine spongederived bioactive metabolite TNM-A.2016

    • 著者名/発表者名
      CORNELIO, Kimberly; MATSUMORI, Nobuaki; MURATA, Michio; NISHIMURA, Shinichi; KAKEYA, Hideaki; YOSHIDA, Minoru; MATSUNAGA, Shigeki
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Chemical Approach to Fishing New Binding Proteins with the Ladder shaped Polyether Yessotoxin.2016

    • 著者名/発表者名
      YEUNG, Clarisse1; TSUCHIKAWA, Hiroshi; HANASHIMA, Shinya; MATSUMORI, Nobuaki; MURATA, Michio
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Design and Synthesis of CD1d Ligands for Precise Binding Mode Investigation of Ligand-Bound CD1d.2016

    • 著者名/発表者名
      HOSSAIN, Md. Imran; HANASHIMA, Shinya; TSUCHIKAWA, Hiroshi; MURATA
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Characterization of the Binding Proteins with the Ladder-shaped Polyether, Yessotoxin, through Magnetic Beads Pull-Down Assay.2016

    • 著者名/発表者名
      YEUNG, Clarisse; HAYASHI, Kanako; KURNIATI, Dian; TSUCHIKAWA, Hiroshi; HANASHIMA, Shinya; MATSUMORI, Nobuaki; MURATA, Michio
    • 学会等名
      The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-01-21 – 2016-01-22
  • [学会発表] Design and Synthesis of Heavy Atom Labelled GalCers for X-ray Co-crystalization with CD1d.2016

    • 著者名/発表者名
      Md. Imran Hossain, Shinya Hanashima, Hiroshi Tsuchikawa, Michio Murata,
    • 学会等名
      The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-01-21 – 2016-01-22
  • [学会発表] Membrane Translocation of Marine Sponge-Derived Bicyclic Peptide Theonellamide-A is highly affected by Cholesterol.2016

    • 著者名/発表者名
      Kimberly Cornelio, Rafael Espiritu, Masanao Kinoshita, Nobuaki Matsumori
    • 学会等名
      The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-01-21 – 2016-01-22
  • [学会発表] Role of the polyol moiety of amphotericin B in permeabilizing membrane.2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Yamamoto, Yuichi Umegawa, Hiroshi Tsuchikawa, Nobuaki Matsumori, Shinya Hanashima, Michio Murata, Resul Haser, Bernard J. Rawlings, Patrick Caffrey
    • 学会等名
      16th Tetrahedron Symposium Asia Edition
    • 発表場所
      上海
    • 年月日
      2015-11-10 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Synthesis of Heavy Atom Labelled GalCers for X-ray Co-crystalization with CD1d.2015

    • 著者名/発表者名
      Md. Imran Hossain, Shinya Hanashima, Hiroshi Tsuchikawa, Michio Murata
    • 学会等名
      16th Tetrahedron Symposium Asia Edition
    • 発表場所
      上海
    • 年月日
      2015-11-10 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子間距離情報に基づくアンフォテリシンB-エルゴステロール相互作用様式の解析2015

    • 著者名/発表者名
      梅川 雄一、中川 泰男、松下 直広、土川 博史、花島 慎弥、大石 徹、松森 信明、村田 道雄
    • 学会等名
      第57回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] 脂質-タンパク質間相互作用の解明を目指したバクテリオロドプシン脂質アナログの立体選択的合成2015

    • 著者名/発表者名
      Jin Cui、川竹悟史、梅川雄一、Sébastian Lethu 、松岡 茂、佐藤文憲、松森信明、村田道雄
    • 学会等名
      第57回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [学会発表] アンフォテリシンBチャネル複合体におけるポリオール部分の構造活性相関研究2015

    • 著者名/発表者名
      山本智也
    • 学会等名
      第49回 天然物談話会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-07-02 – 2015-07-04
  • [学会発表] 重水素標識PGPMeの合成および固体NMRを用いたバクテリオロドプシン-PGPMe2015

    • 著者名/発表者名
      山上正輝
    • 学会等名
      第49回 天然物談話会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-07-02 – 2015-07-04
  • [学会発表] 液胞型ATPアーゼに対する阻害機構解明を目指した多重標識化バフィロマイシンの合成研究2015

    • 著者名/発表者名
      林 達
    • 学会等名
      第49回 天然物談話会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2015-07-02 – 2015-07-04
  • [学会発表] スフィンゴミエリン鏡像体で構成したラフトモデル膜の膜物性と脂質相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      矢野 陽、花島慎弥、土川博史、村田道雄、 木下祥尚、松森信明、J Peter Slotte
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第10回年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-12
  • [図書] 大学院講義有機化学Ⅱ2015

    • 著者名/発表者名
      村田道雄
    • 総ページ数
      456
    • 出版者
      東京化学同人
  • [備考] 村田研究室HP

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/murata/

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公開日: 2017-01-06  

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