In silico molecular design of transmembrane peptide induces lipid flipping

本申請研究では「リン脂質フリップを誘起する膜貫通ペプチドの計算分子設計」を行う.研究の目的は計算科学の方法(分子モデリング・分子動力学シミュレー ション・自由エネルギー計算)を用いて，脂質フリップを誘起する膜貫通(TM)ペプチドの分子設計を行う.具体的には，1.長さや残基配列を変更したTMペプチド をリン脂質膜に挿入したMD計算を行い，膜内でのTMペプチドの分子配向やアミノ酸残基の構造や相互作用特性の観測を行う.また，2.高速・高精度の自由エネル ギー計算法を開発し，モデルTMペプチド周辺の脂質フリップの起こりやすさを定量的に評価する計算技術を確立する.さらに，開発した自由エネルギー計算を用 いて，3.TMペプチドの分子構成変化に対する脂質フリップ特性変化を評価し比較・検証する.これらMD計算で得られるペプチドの膜内構造や，脂質フリップ特性 のデータはTMペプチドの分子設計のための指標データとなる.1-3の課題研究によって得られた計算データの集積・解析し，新たなTMペプチドの分子設計指針を 与える.実際にモデイングしたTMペプチドの脂質フリップ能の評価・最適化を行い，4.新規TMペプチドの合成・評価の実験も行う.開発した計算手法，研究プロト コルは新規TMペプチドの合成や実験研究を加速させる基盤技術となると確信する. TMペプチドによる脂質フリップの研究は実験観測の難しさから十分な研究がされていない現状にあり，脂質フリップ誘起の分子メカニズム解明の学術的意義は大 きい.また，ドラッグデリバリー材料として期待される脂質ベシクルは，脂質膜を構成する分子組成や形状(脂質曲率)が機能決定のための重要因子となる.TM ペプチドはこれら要素を調整，決定するための構成分子として期待されており，脂質フリップを促進するTMペプチドの分子設計技術の確立は薬学・医療分野にお いても重要課題である.

本申請研究では「リン脂質フリップを誘起する膜貫通ペプチドの計算分子設計」を行う.研究の目的は計算科学の方法(分子モデリング・分子動力学シミュレー ション・自由エネルギー計算)を用いて，脂質フリップを誘起する膜貫通(TM)ペプチドの分子設計を行う.具体的には，1.長さや残基配列を変更したTMペプチド をリン脂質膜に挿入したMD計算を行い，膜内でのTMペプチドの分子配向やアミノ酸残基の構造や相互作用特性の観測を行う.また，2.高速・高精度の自由エネル ギー計算法を開発し，モデルTMペプチド周辺の脂質フリップの起こりやすさを定量的に評価する計算技術を確立する.さらに，開発した自由エネルギー計算を用 いて，3.TMペプチドの分子構成変化に対する脂質フリップ特性変化を評価し比較・検証する.これらMD計算で得られるペプチドの膜内構造や，脂質フリップ特性 のデータはTMペプチドの分子設計のための指標データとなる.1-3の課題研究によって得られた計算データの集積・解析し，新たなTMペプチドの分子設計指針を 与える.実際にモデイングしたTMペプチドの脂質フリップ能の評価・最適化を行い，4.新規TMペプチドの合成・評価の実験も行う.開発した計算手法，研究プロト コルは新規TMペプチドの合成や実験研究を加速させる基盤技術となると確信する. TMペプチドによる脂質フリップの研究は実験観測の難しさから十分な研究がされていない現状にあり，脂質フリップ誘起の分子メカニズム解明の学術的意義は大 きい.また，ドラッグデリバリー材料として期待される脂質ベシクルは，脂質膜を構成する分子組成や形状(脂質曲率)が機能決定のための重要因子となる.TM ペプチドはこれら要素を調整，決定するための構成分子として期待されており，脂質フリップを促進するTMペプチドの分子設計技術の確立は薬学・医療分野にお いても重要課題である.