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抗微生物ペプチドCryptdin-4多量体の膜透過過程と活性機構の解明

阐明抗菌肽Cryptdin-4多聚体的膜渗透过程和活性机制

基本信息

批准号：
21K06037
负责人：
依田隆夫
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06037/
关键词：
分子動力学シミュレーション抗微生物ペプチド

项目摘要

本研究の研究対象である Crytpdin-4 （以下 Crp4）はマウスの小腸で発現しているα-ディフェンシンの一つである。脂質二重層と相互作用している抗微生物ペプチドの高分解能一分子観察が可能な全原子分子動力学シミュレーションは有力な研究手段であるといえる。本研究において我々は、Crp4の抗菌作用機構を明らかにするため、陽溶媒全原子分子動力学法を活用した研究を行なっている。2022年度は (1) ベシクルからの漏出実験で用いられる低分子化合物のgeneral AMBER force field (GAFF)によるモデル化と、同化合物を含んだ系における膜形成シミュレーション (2) 実際に膜が形成された脂質二重層形成シミュレーションの延長 (3) Crp4膜透過の自由エネルギー曲線解明のためのシミュレーション条件の検討を行った。(1)では、単独では膜を透過できない水溶性の蛍光色素分子が、Crp4存在下ではCrp4と共に膜内部に侵入しうることを示唆するデータが得られた。α-ディフェンシンに属する抗微生物ペプチドは折れ畳まれた立体構造が互いに似通っているがアミノ酸配列は多様であり、また、抗菌作用機構にも相当な多様性が存在している。この多様性は立体構造そのものではなく、アミノ酸配列、あるいはペプチド分子の表面の性質やその分布に起因すると考えられ、抗微生物ペプチドの作用における脂質、水、低分子やイオンとの相互作用を解明することは重要である。よって本研究の成果は抗微生物ペプチドの作用機序の理解に資すると考えられる。

The target of this study is Crypdin-4 (Crp-4), which is a new type of protein. The interaction of lipid double layers with high decomposition energy of antimicrobial agents can be investigated by all-atomic molecular dynamics. In this study, the antibacterial mechanism of Crp4 was studied by using all-atomic molecular dynamics method in cationic solvents. In 2022, the general AMBER force field (GAFF) of low molecular weight compounds was investigated.(2) Prolongation of membrane formation in the presence of a lipid bilayer in the presence of the same compound;(3) Investigation of the conditions of membrane formation in the presence of Crp4 in the presence of the same compound. (1)In the presence of Crp4, the water-soluble fluorescent pigment molecules penetrate the membrane.α-D-D-D This diversity is important for understanding the interaction between lipids, water and low molecular weight in the presence of antimicrobial agents, such as the structure, acid alignment, surface properties and distribution of molecules. The results of this study provide information for understanding the mechanism of antimicrobial action.