量子化学計算に基づくアルツハイマー病予防トリペプチド設計の基盤確立

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18844
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮地 輝光 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40452023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福井 浩二 芝浦工業大学, システム理工学部, 教授 (80399807)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 抗酸化活性 / トリペプチド / 量子化学計算 / 疾患予防効果

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、量子化学計算により求めたトリペプチドの電子状態情報から、トリペプチドの生体内活性酸素種に対する抗酸化活性、およびアルツハイマー病といった疾患予防に寄与する電子状態情報を明らかにすることをめざす。
そのため本研究計画では、種々トリペプチドについて、抗酸化活性測定、量子化学計算による電子錠情報解析、マウスを用いた疾患予防効果の分析を行う。研究初年度の2021年度は、トリペプチド7種についてヒドロキシラジカルに対する抗酸化活性を測定し、その活性を定量的に評価した。平行してマウス実験準備を進めた。
抗酸化活性の測定結果から、選択したトリペプチドは抗酸化活性が高いものから活性がないものまで段階的に異なっていることを明らかにした。これらトリペプチドについて量子化学計算を行い、トリペプチドの分子軌道とそのエネルギー、電荷分布をもとめた。これら電子状態情報とトリペプチドの抗酸化活性との相関性を調べた結果、トリペプチドにおいて電子が占有している分子軌道のうち最もエネルギーが高い軌道である最高被占軌道（HOMO）が抗酸化活性との間に相関性があることを見いだした。また、イオン化ポテンシャルとの間にも相関性があることを見いだした。さらに、トリペプチド末端のかさ高さが抗酸化活性に影響を及ぼす可能性が示唆された。これら電子状態情報および分子構造特性が、トリペプチドの抗酸化活性ならびに疾患予防効果の予測指標として利用できる可能性が高い。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

トリペプチドの抗酸化活性測定、量子化学計算によるトリペプチド電子状態情報の解析、ならびにマウス実験の準備等、おおむね順調に実験が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

2021年度にヒドロキシラジカルに対する抗酸化活性と電子状態情報を明らかにしたトリペプチドについてマウスへの経口投与を行い、疾患に対する予防効果を調べていく。平行して、量子化学計算によるトリペプチドの電子状態解析と抗酸化活性測定をすすめ、マウス実験に適したトリペプチドの探索をすすめる。

Causes of Carryover

2022年度から本格的に実施することを計画しているマウス実験にトリペプチドを大量に用いるため、2021年度は当初計画よりトリペプチド量を減らして実験を行ったため次年度使用額が生じた。次年度使用額については2022年度のマウス実験用トリペプチドの調製に用いる計画である。