2015 Fiscal Year Annual Research Report
膜の曲率を制御する両親媒性ペプチドの創製：配列効果に基づいた設計原理の樹立と応用
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14J05169
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村山 知 京都大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 脂質二重膜 / 両親媒性ペプチド / 曲率誘導ペプチド / 膜透過ペプチド / アルギニンペプチド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体膜の局所的な曲率変化は、細胞の形態や膜の物性に広く関与することで注目されている。本研究では、膜を介した多様な細胞機能の操作、メカニズムの解明につながると考えられる、生体膜の曲率を制御するペプチドの創製を目的とする。現在、曲率の形成・維持に関する分子メカニズムとして両親媒性へリックスが主要な役割を果たすことが多く示されているが、配列効果の詳細が明らかでない上、曲率変化の評価法も限られている。そこで、両親媒性へリックスペプチドの配列と曲率誘導能との関係についての包括的な検討を進めている中で、現在は、曲率誘導性をもつペプチドのアルギニンペプチドの膜透過促進効果について検討を行っている。
昨年度に、正の曲率誘導性を示すペプチドからアルギニンペプチドの膜透過促進効果を示す配列が見出された。本年度は、この膜透過を促進する機構の詳細について明らかにするため、アルギニンペプチドの流入点における脂質のパッキング状態の評価を行った。細胞膜における評価に際して、極性感受性蛍光プローブdi-4-ANEPPDHQ（細胞膜及び人工脂質膜両方において脂質のパッキング状態の評価に用いられる）を導入した。解析の結果、アルギニンペプチドの流入点に相当する部分において特に、脂質のパッキング状態が低下することが示唆された。加えて、アルギニンペプチドの膜透過促進効果を示さなかった、両親媒性ペプチドは、細胞膜のパッキング状態にほとんど変化をもたらさないことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
培養細胞の膜及び人工脂質膜と、ペプチドとの相互作用による膜の物性変化をモニターする、環境応答型の蛍光プローブを用いた手法を確立した。その結果、各種小胞形成タンパク質由来の配列存在下でアルギニンペプチドの膜透過が促進される機構において、脂質パッキングの変化が寄与している可能性を示すことができた。
アルギニンペプチドの直接膜透過機構に関して、これまでも脂質二重膜の物性や構造変化の重要性は指摘されてきたが、人工脂質膜を用いた評価法に基づく報告が主だった。そのため今回、細胞膜をリアルタイムで観察することにより、脂質二重膜のパッキング状態の変化がアルギニンペプチドの直接膜透過に寄与している可能性を示すことができたことには、大きな意義があると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
用いてきた7種類の両親媒性ペプチド配列のうち、特に顕著なアルギニンペプチドの膜透過促進効果を示したものに関して、その二次構造と膜活性との相関を検討する。アミノ酸置換によって二次構造が異なる変異体ペプチドを用意し、細胞膜の脂質パッキングの変化を誘導する性質と膜傷害性をそれぞれ評価する予定である。脂質パッキングの変化は、培養細胞及び人工脂質膜に同じ環境応答型の蛍光プローブを導入することでモニタリングを行う。膜傷害性に関しては、培養細胞の細胞毒性に加えて、人工脂質膜を用いたアッセイで評価を行う。脂質パッキングの低下を誘導するが、元の配列に比べて膜傷害性が低いアミノ酸置換体を得る。そののち、得られた置換体と、元の配列との膜結合状態の違い、及び、曲率誘導性を適当な物理化学的アッセイで比較検討する。
以上の段階を踏まえ、ペプチドの配列によって異なる「膜傷害性」「曲率誘導性」「脂質パッキングの低下効果」の３要因の関係性を明らかにし、異なる膜活性を示す曲率制御ペプチドの設計指針となる知見を得ることを目指す。
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Research Products
(5 results)
