Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ペプチド / ケミカルバイオロジー / キモカイン / トランスポーター / 遺伝記号 / 特殊ペプチド / tRNAアルシ化 / 翻訳 / アミノ酸 / リボソーム

CXCR7を標的とした特殊環状ペプチドの探索
CXCR7はGPCRファミリー膜タンパク質の一つであり、炎症誘導因子キモカインの一つであるCXCL12を受容タンパク質として知られている。また、この受容体はHIVに代表されるウィルス感染において重要な標的タンパク質としても知られている。Geielmann博士は、磁気ビーズに固定化したCXCR7に対し、特殊環状ペプチドライブラリーを用いたRaPIDセレクションを行い、結果として12種類の特殊ペプチドを発見した。これら個々の特殊環状ペプチドクローンをRaPIDディスプレイで評価したところ、いずれもバックグラウンド（ビーズ単独）の数千倍の結合能力を示し、定性的ではあるがCXCR7に対して結合できる特殊環状ペプチドが発見できた証拠を得た。そこでこれらを全て化学合成し、共同研究先に送付、現在さらなる結合評価と生理活性評価、ならびに共結晶化を進めている。
(2) hTOM40を標的とした特殊環状ペプチドの探索
Geielmann博士は、磁気ビーズに固定化したhTOM40に対し、特殊環状ペプチドライブラリーを用いたRaPIDセレクションを行い、結果として多種類の特殊ペプチドを発見した。これらのうち、８種類の特殊環状ペプチドを選び、個々の特殊環状ペプチドクローンをRaPIDディスプレイで評価したところ、いずれもバックグラウンド（ビーズ単独）に対し優位な結合能力を示し、定性的ではあるがhTOM40に対して結合できる特殊環状ペプチドが発見できた証拠を得た。そこでこれらの特殊環状ペプチドを化学合成し、それぞれの解離定数をSPR-Biacoreを用いて解析した。その結果、130 nM～1000 nMのレンジで結合することがわかった。残念ながら、それほど高い親和性をもっているとは言い難い特殊環状ペプチドではあるが、これはら全て共同研究先に送付、フリブルグ大Schneider研で生理活性評価、ならびにバーゼル大Hiller研で共結晶化を進めている。

ペプチド / リポソーム / 細胞内導入 / エンドサイトーシス / フローサイトメーター / 共焦点レーザー顕微鏡 / 脂質ラフト / ガングリオシド / 糖鎖結合性ペプチド / 糖鎖認識 / 細胞透過性ペプチド / カベオラ

細胞標的性のドラッグデリバリーシステム（DDS）の設計として、エンドサイトーシス経路を制御した細胞内導入を達成するペプチドの開発を行なった。そのために、細胞膜に存在するガングリオシド（GM3およびGM1）に結合するペプチドをファージライブラリー法で探索して、細胞認識素子として用いた。それらペプチド提示リポソームおよびペプチド修飾タンパク質を作製して、細胞内導入機構や細胞内局在などの評価を行なった。その結果、ペプチド特異的な細胞内導入が達成され、ラフト／カベオラ介在型のエンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれることが明らかとなった。これにより新たなDDSの素材の開発を行なった。

LEAタンパク質 / LEAペプチド / 乾燥耐性 / リポソームの融合 / タンパク質の凝集 / MDシミュレーション / アミロイド凝集 / ペプチド / リン脂質二重膜 / ラクトースデヒドロゲナーゼ / タンパク質凝集 / 水 / リポソーム / トレハロース

LEAタンパク質の繰返し配列部分をモデル化したペプチド（A K D G T K E K A G Eの2回繰返し配列）が、天然のLEAタンパク質と同様に（場合によってはより高機能に）、不安定タンパク質に対する凝集抑制効果、細胞の凝集・融合に対する抑制効果をもつことを物理化学実験と計算機シミュレーションにより実証した。これにより、生物の乾燥耐性メカニズムの一端を明らかにするとともに、このペプチドの産業的応用への道を切り開いた。

ファージライブラリー / ペプチド / 糖鎖認識 / インフルエンザウイルス / 感染阻害 / ヘマグルチニン / 分子進化工学 / リポソーム / インフルエンザウィルス / 分子進化法 / ファージライブラリー法 / 糖脂質 / 感染阻害剤

感染は多くの場合に糖鎖が関与していることが知られでいる。本研究ではファージ提示ペプチドライブラリーの手法を用いて糖鎖結合性ペプチドあるいは糖鎖レプリカペプチドをセレクションして、感染阻害剤の作製を行った。特に本研究では分子進化工学の手法を用いて阻害活性に優れたペプチド配列の探索を行った。
糖脂質はウイルスや毒素の感染において受容体として関与していることから、糖脂質結合性ペプチドは感染阻害剤として利用できることが考えられる。そこで、インフルエンザウイルスやその受容体である糖脂質に結合するペプチドをファージライブラリーによりセレクションしたペプチド配列を得る事に成功した。これらのペプチドは標的分子であるインフルエンザウイルスのヘマグルチニンや糖脂質に結合した。さらに、インフルエンザウイルスの細胞への感染を阻害する事を見出した。
次に、ファージ提示ペプチドライブラリーからセレクションされていたインフルエンザウイルスのヘマグルチニンに結合できる糖鎖レプリカペプチドの構造の最適を行った。具体的にはヘマグルチニンへの結合性を見出している初代配列にランダムな変異を導入してサブライブラリーを構築した。そのサブライブラリーを用いて新たにバイオパニングを実施して結合活性に優れた配列をセレクションした。得られたペプチド配列は、異なる亜型のインフルエンザウイルスのヘマグルチニンに結合し、細胞へのウイルスの感染を阻害することが示された。その阻害活性はもとの配列に対して顕著に向上する事が見出された。

【研究連携者】
黄川田隆洋	独立行政法人農業生物資源研究所	乾燥耐性研究ユニット	主任研究員	(Kakenデータベース)
白樫了	東京大学	生産技術研究所	教授	(Kakenデータベース)