脂質が関与する化学コミュニケーション解明のための脂質認識天然物リガンドの探索

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 化学コミュニケーションのフロンティア
• 研究課題/領域番号: 20H04781
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松森 信明 九州大学, 理学研究院, 教授 (50314357)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 脂質 / 化学コミュニケーション / 脂質ラフト

研究実績の概要

脂質ラフトは細胞間化学コミュニケーションのプラットフォームとして機能する。また生理活性脂質の医薬品展開を目指した研究も行われている。このように、脂質は細胞膜における化学コミュニケーションを媒介するだけでなく、脂質そのものが生理活性を有する化学コミュニケーションの担い手でもある。一方で、生理活性天然物リガンドには脂質を認識するものが数多く見出されており、薬剤や分子プローブとして用いられている。松森はこれまで、脂質と膜タンパク質の相互作用解析を目的に脂質固定ビーズを調製し、脂質特異的タンパク質の取得を行ってきた。この脂質固定ビーズが、脂質特異的タンパク質の探索ばかりでなく、脂質を認識する天然物リガンドの探索にも役立つのではないかと考え、本研究を着想した。このようにして脂質認識能を有する天然物リガンドを探索し、それらを創薬シーズや脂質を標識する化学プローブとして利用することを目的とする。
2020年度は、脂質ラフトの構成脂質でありかつ生理活性も強いスフィンゴミエリンやセラミド、スフィンゴ糖脂質などのスフィンゴ脂質を固定化したビーズを調製し、脂質認識天然物リガンドのアフィニティー精製を行った。天然物のソースとして、アンフィジノール類など多くの特徴的な二次代謝産物を生産する渦鞭毛藻の抽出物を検討した。その結果、質量分析においてスフィンゴミエリンやセラミドに特異的な天然物と思われるシグナルを確認した。また、渦鞭毛抽出液以外に、天然物ライブラリーを天然物ソースとして用い、同様に検討を開始した。

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

スフィンゴ脂質を固定化ビーズの調製、およびそれを渦鞭毛藻抽出液に作用させることで、脂質特異的と思われる天然物の質量分析ピークを得られたことから、本研究の起点となる重要な結果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

渦鞭毛藻抽出液の質量分析においてスフィンゴミエリンやセラミドに特異的な天然物と思われるシグナルを確認したことから、この化合物を申請者らが開発した表面プラズモン共鳴法による脂質－天然物相互作用解析法に供し、脂質との特異的相互作用の有無を確認する。脂質特異性が確認され次第、渦鞭毛藻から十分量を単離し、NMRを用いた構造決定を行う。また、渦鞭毛抽出液以外に、天然物ライブラリーを天然物ソースとして用い、同様に検討を行う。
また脂質認識天然物リガンドは膜作用があると期待されることから、膜透過試験、溶血試験、細胞毒性試験なども検討する。

研究成果

• [国際共同研究] Abo Akademi University(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: Abo Akademi University
• [国際共同研究] University of Strasbourg(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University of Strasbourg
• [雑誌論文] Metal complex lipids for fluid?fluid phase separation in co‐assembled phospholipid membranes (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohtani Ryo、Anegawa Yuka、Watanabe Hikaru、Tajima Yutaro、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki、Kawano Kenichi、Yanaka Saeko、Kato Koichi、Nakamura Masaaki、Ohba Masaaki、Hayami Shinya
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/anie.202102774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphidinol 3 preferentially binds to cholesterol in disordered domains and disrupts membrane phase separation (2021)
  • 著者名/発表者名: Hieda Manami、Sorada Akira、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: 26 ページ: 100941～100941
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2021.100941
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biophysics at Kyushu University (2020)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Ryo、Annaka Masahiko、Kohda Daisuke、Kubota Hiroyuki、Maeda Yusuke、Matsumori Nobuaki、Mizuno Daisuke、Yoshida Norio
  • 雑誌名: Biophysical Reviews 巻: 12 ページ: 245～247
  • DOI: 10.1007/s12551-020-00643-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defining raft domains in the plasma membrane (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusumi Akihiro、Fujiwara Takahiro K.、Tsunoyama Taka A.、Kasai Rinshi S.、Liu An‐An、Hirosawa Koichiro M.、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki、Komura Naoko、Ando Hiromune、Suzuki Kenichi G. N.
  • 雑誌名: Traffic 巻: 21 ページ: 106～137
  • DOI: 10.1111/tra.12718
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Assembly formation of minor dihydrosphingomyelin in sphingomyelin-rich ordered membrane domains (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masanao、Kyo Takumi、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 11794
  • DOI: 10.1038/s41598-020-68688-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-flux scanning electron diffraction reveals substructures inside the ordered membrane domain (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masanao、Yamaguchi Shimpei、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 22188
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79083-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Archaeal Glycolipid S-TGA-1 Is Crucial for Trimer Formation and Photocycle Activity of Bacteriorhodopsin (2020)
  • 著者名/発表者名: Inada Masataka、Kinoshita Masanao、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 15 ページ: 197～204
  • DOI: 10.1021/acschembio.9b00756
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of ceramide and its dihydro analog on the physico-chemical properties of sphingomyelin bilayers (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masanao、Tanaka Kaoru、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Chemistry and Physics of Lipids 巻: 226 ページ: 104835～104835
  • DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2019.104835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudo‐Membrane Jackets: Two‐Dimensional Coordination Polymers Achieving Visible Phase Separation in Cell Membrane (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohtani Ryo、Kawano Kenichi、Kinoshita Masanao、Yanaka Saeko、Watanabe Hikaru、Hirai Kenji、Futaki Shiroh、Matsumori Nobuaki、Uji‐i Hiroshi、Ohba Masaaki、Kato Koichi、Hayami Shinya
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 59 ページ: 17931～17937
  • DOI: 10.1002/anie.202006600
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical diversity and mode of action of natural products targeting lipids in the eukaryotic cell membrane (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Shinichi、Matsumori Nobuaki
  • 雑誌名: Natural Product Reports 巻: 37 ページ: 677～702
  • DOI: 10.1039/c9np00059c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total Synthesis of Amphidinol 3: A General Strategy for Synthesizing Amphidinol Analogues and Structure-Activity Relationship Study (2020)
  • 著者名/発表者名: Wakamiya Yuma、Ebine Makoto、Matsumori Nobuaki、Oishi Tohru
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 ページ: 3472～3478
  • DOI: 10.1021/jacs.9b11789
  • 査読あり
• [学会発表] 局所麻酔の新たなメカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 松森信明
  • 学会等名: ペインクリニック学会第５４回学術集会
  • 招待講演
• [備考] 九州大学大学院理学研究院化学部門生体分析化学研究室
  • URL: http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/BioanalChem/
• [備考] 九州大学研究者情報 松森信明
  • URL: https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K005543/index.html
• [備考] 研究者プロファイリングツール 九州大学Pure
  • URL: https://kyushu-u.pure.elsevier.com/ja/persons/nobuaki-matsumori
• [備考] Google Scholar
  • URL: https://scholar.google.com/citations?user=AnjK8JQAAAAJ&hl=en&oi=ao
• [備考] Researchgate
  • URL: https://kyushu-u.pure.elsevier.com/ja/persons/nobuaki-matsumori