Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

非天然アミノ酸 / 二環性βープロリン / タンパク質ータンパク質相互作用 / 構造解析 / 分子動力学計算 / ペプチド / 二環性βプロリン / 二環性アミン / コンホメーション / アミノ酸 / β－アミノ酸 / 人工アミノ酸 / アミド平衡 / NMR / ヘテロペプチド / α/β－ヘテロペプチド / 二環性アミノ酸 / タンパク質－タンパク質相互作用 / 規則構造

コンホメーションを制限した二環性β－アミノ酸Ah2c誘導体を様々な天然のαアミノ酸に連結させ、近傍のαアミノ酸に対する構造効果を調べた。Ah2cのＮ末側に結合したαーアミノ酸は対応するαーアミノ酸ジペプチドに比べて取りうるコンホメーションが制限され、伸張型のβー構造を取りやすくなることを明らかにした。αーアラニンとAh2c誘導体を交互に連結させたα/βーハイブリッドペプチドを8残基ペプチドの長さまで合成し構造解析を行った結果、ハイブリッドペプチドはαーアラニン部分において局所的な構造変化があるにもかかわらず、全体として特徴的な伸張型のカーブ型構造を取ることを明らかにした。

近年、創薬分野では抗体医薬や環状ペプチドが注目されている。これらはタンパク質の精密な分子認識を利用することで高い活性を持ちうるが、合成法や細胞膜透過性などに改善の余地がある。非天然アミノ酸を組み込んだ人工の短いペプチドやペプチド類縁体は、活性に重要な天然ペプチドの構造を保持しつつ、コンホメーションを安定化し物性の改善に役立つことが期待される。本研究成果より堅牢な骨格を持つ二環性アミノ酸を非天然アミノ酸として用いる際の基礎的な構造情報を得ることができ、将来ペプチドやミニサイズ化したタンパク質のデザインに応用可能であると考えられる。

情報伝達 / フェロモン / ＮＭＲ / 立体構造 / 相互作用 / マウス / ＧＰＣＲ / ぺプチド / 構造生物学 / タンパク質 / NMR / GPCR / 分子認識

多くの生物は，種を保存するため，異性を正確に認識する情報手段として「フェロモン」を用いる。共同研究者である東京大学の東原らは，オスマウスの涙に分泌され，メスマウスの性行動を誘発するペプチド性フェロモン ESP1 を同定した（Nature, 2005）。また，鼻腔下部の鋤鼻器官にある GPCR クラス C 受容体の V2Rp5 を介して機能することを明らかにした（Nature, 2010）。
本研究代表者らは，ESP1の立体構造を決定し，その情報をもとに受容体との結合様式を明らかにした（JBC, 2013）。本研究により，哺乳類のペプチド性フェロモンと受容体の構造的知見を初めて得た。

NMR / 立体構造 / PTTH / Insulin / インスリン族ペプチド / ボンビキシン / 昆虫神経ペプチド / 前胸腺刺激ホルモン / 昆虫 / ペプチド

1.ボンビキシンの各種NMRスペクトルを測定し、得られたNOE情報をもとにディスタンスジオメトリーによる計算からボンビキシンの立体構造を明らかにすることに成功した。
2.インスリンとのハイブリッド分子およびキメラ分子を合成し、ボンビキシン活性にはb鎖中央領域(TyrB6-LeuB18)が重要であることを明らかにした。
3.ボンビキシン-IIの受容体認識部位の立体構造上の特徴を明らかにするために、ボンビキシンIIの場合と同様に2で合成した分子の立体構造を決定し、比較した。その結果、活性のある分子に特徴的なB鎖中央部の8残基(TyrB6、ArgB9、AlaB12、ArgB13、ThrB14、AlaB16、AspB17、LeuB18)のうち、ThrB14、LeuB18を除く6残基が分子表面に露出して特徴的なパッチを形成しており、これらが直接ボンビキシン受容体と結合することが示唆された。
4.PTTHについてNMR測定を行なったところ、N末端およびC末端部分はかなり揺らいでいるものの中央部分はしっかりとした立体構造をとっていることおよびβシート構造に富むことが明らかとなった。
5.コンピューターを用いた分子モデリングからPTTHは2つのβシートを持ち、シスチンノットスーパーファミリーと同様の立体構造を有していることが示された。
6.NMRによる立体構造の決定のためPTTH分子の安定同位体ラベル化を試みたが、生産量が低く、培地等の改良が必要であると思われる。また、結晶化の条件も検討したが、現在までに適当な条件を見いだすことができていない。

ポリペプチド / ペプチド / 生体機能関連化合物 / コンホメ-ション / NMR / サ-モトロピック液晶 / 金属イオン輸送 / イオノホア / 固体高分解能NMR / NMR化学シフト / コンホメーション / ヘリックス / 水素結合 / 液晶 / サーモトロピック液晶 / 全属イオン輸送

本研究は、溶液及び液晶状態におけるポリペプチド、ペプチド及び生体機能関連モデル化合物のコンホメ-ションの解析を高精度に行う方法の確立及びその応用を行うことを目的としている。固体高分解能^<13>C及び^<15>NNMRの測定により得られた固体^<13>C及び^<15>NNMR化学シフトがポリペプチド、ペプチド及び生体関連機能関連モデル化合物の溶液又は液晶状態におけるコンホメ-ション解析の基礎デ-タになることを明らかにした。固体化学シフトの基礎デ-タを集積することにより、種々ノポリペプチドなどの高精度のコンホメ-ション解析が行えると言う方法論が確立できた。
応用として、ポリ(γ-n-オクタデシル L-グルタメ-ト)、ポリ(γ-オレイル L-グルタメ-ト)およびポリ(β-n-オクタデシル L-アスパルテ-ト)の主鎖及び側鎖のコンホメ-ションを温度可変した^<13>CNMR化学シフトデ-タより解析し、結晶状態、熔融状態におけるコンホメ-ションの安定性について議論した。また、サ-モトロピック液晶の発現機構を明らかにした。さらに、ポリ(L-フェニルアラニン)などのヘリックスセンスが正確にNMR化学シフトを通して解析した。蛋白質トロポミオシンの高次構造について、ポリペプチドの基礎デ-タを用いて溶液及び固体状態^<13>C化学シフトより高精度に解析を行った。生体中において金属イオンの輸送の機構と構造の関係を明らかにするために、モデル化合物イオノホアについて溶液構造と金属イオンの輸送の機構の関係をNμに解析より調べた。以上の結果をまとめると、溶液及び液晶状態におけるポリペプチド、ペプチド及び生体機能関連モデル化合物の高精度コンホメ-ション解析の方法論を確立したこととその応用性を明らかにしたことを結論とする。

【研究協力者】
東原和成	東京大学	大学院農学生命科学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
片岡宏志 (片岡宏誌)	東京大学	農学部	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
甲本忠史	群馬大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)
中浜精一	東京工業大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)