2013 Fiscal Year Annual Research Report
生体膜微小環境の構造・機能解析のための化学遺伝学研究
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25702048
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西村 慎一 京都大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (30415260)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 天然物化学 / 生体膜 / 脂質 / 化学遺伝学 |
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| Research Abstract |
セントラルドグマに登場しない役者は古典遺伝学だけで解析するには限界があり、それぞれの分子種に適した解析手法を用意する必要がある。本研究では、こういった分子種のひとつである脂質分子に化学遺伝学を適用し、生体膜微小環境の構造と機能についての理解の深化を目指す。申請者らは海産抗真菌物質theonellamide (TNM) が細胞膜ステロールを認識し、分裂酵母では細胞壁合成の亢進というユニークな表現型を発揮することを報告したが、その詳細なメカニズムは未解明である。そこでTNMの作用機序を分子レベルで解析するとともに、新たに取得する脂質結合物質と、新しい生体膜解析技術を導入することで多面的に生体膜における脂質分子の機能解析研究を推進している。本年度は主に、スクリーニングにより取得した新しい20員環ポリエンマクロラクタム8-deoxyheronamide Cを含むheronamide類について、構造解析とその作用解明を行った。その結果、heronamide類はリン脂質の飽和炭化水素鎖を認識することで分裂酵母の生育を抑制することを見出した。また、同化合物群は特徴的な細胞壁異常を引き起こすことから、それらをツールとして用いることで生体膜中での飽和炭化水素鎖の機能の解析が可能になると期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は生体膜脂質を特異的に認識することでユニークな表現型を有する天然化合物を見つけ、それを用いて膜脂質の機能解析に挑もうとするものである。初年度にすでに、8-deoxyheronamide Cという新しい化合物を取得し、それがリン脂質の飽和炭化水素鎖を認識することを明らかに出来たことは、2年目以降の機能解析が加速することを期待させる。また、ステロールを認識するTNMと合わせて、いわゆる脂質ラフトの機能解析が可能になった点も、大きな成果と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Theonellamide類と初年度に化学構造と膜への親和性を明らかにしたheronamide類とを用い、それらの作用機序解析を通して膜脂質の機能解析を行う。また、当初の予定通り、新しい化合物の探索も継続する。以下にH26年度の方針をまとめる。
①初年度に引き続き化合物の探索研究を進めるとともに、結合する脂質分子の同定と構造活性相関研究を行い、プローブ分子の作製を試みる。
②Heronamide類が認識する、細胞膜中の脂質分子を探索する。初年度にはモデル膜を用いてheronamide類の脂質膜への親和性を明らかにしたが、細胞膜中での標的脂質分子は未解明である。そこで、細胞から脂質を抽出し、それらへのheronamide類の親和性を評価し、真の標的脂質を同定する。
③生育必須遺伝子を用いたセミ・ゲノムワイドな解析系を用いて、得られた化合物の作用機序を組織的に解析する。化学遺伝学的相互作用が確認された遺伝子群に濃縮されるGO (gene ontology) などのアノテーション情報から化合物の作用する経路や遺伝子を探索する。
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[Journal Article] Structure and biological activity of 8-deoxyheronamide C from a marine-derived Streptomyces sp.: heronamides target saturated hydrocarbon chains in lipid membranes.2014
Author(s)
Sugiyama, R., Nishimura, S., Matsumori, N., Tsunematsu, Y., Hattori, A. & Kakeya, H.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 136
Pages: 5209-5212
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Total synthesis of the proposed structure of heronamide C.2014
Author(s)
Sakanishi, K., Itoh, S., Sugiyama, R., Nishimura, S., Kakeya, H., Iwabuchi, Y. & Kanoh, N.
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Journal Title
Eur. J. Org. Chem.
Volume: 7
Pages: 1376–1380
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Visualization of cholesterol-rich membrane domains with fluorescently-labeled theonellamides.2013
Author(s)
Nishimura, S., Ishii, K., Iwamoto, K., Matsunaga, S., Ohno-Iwashita, Y., Sato, S. B., Kakeya, H., Kobayashi, T. & Yoshida, M.
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: 8
Pages: e83716
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Interaction between the marine sponge cyclic peptide theonellamide A and sterols in lipid bilayers as viewed by surface plasmon resonance and solid state 2H NMR.2013
Author(s)
Espiritu, R. A., Matsumori, N., Murata, M., Nishimura, S., Kakeya, H., Matsunaga, S. & Yoshida, M.
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Journal Title
Biochemistry
Volume: 52
Pages: 2410-2418
DOI
Peer Reviewed
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