In silico molecular design of transmembrane peptide induces lipid flipping

跨膜肽的计算机分子设计诱导脂质翻转

• 批准号: 19K05378
• 负责人: 齋藤 大明
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokuriku University (2020-2022)Institute of Physical and Chemical Research (2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05378/
• 关键词: 分子シミュレーション; 脂質フリップ; 自由エネルギー; ペプチド; 脂質二重層膜; 分子動力学法

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.

This application research is "Computational molecular design of リン lipid フリップを induced membrane penetration ペプチドの"を行う. The purpose of research is the method of computational science (Molecular Materials and Molecular Dynamics)ション・Free エネルギーcalculation) using いて, lipid フリップをinduced するmembrane penetration (TM)ペプチドのmolecule design を行う. Specific には, 1. Long さや residue arrangement を変change したTM ペプチド をリンlipid membraneにinsertしたMDcalculationを行いでのTMペプチドのmolecular alignmentやアミStructure and interaction characteristics of the acid residues, 2. High-speed and high-precision free testingギーcalculation methodを开発し,モデルTMペプチドzhou躺のlipidフリップの出こりやすさをQuantitative evaluation calculation technology is established, and the calculation technology is used freely. いて, 3.TM ペプチドのMolecular composition Changing に対するLipid フリップCharacteristics Changing をEvaluation価しratio Comparatively, the structure of the membrane inside the membrane and the characteristics of the lipid membrane were obtained by MD calculation of the する.これらのデータはTM ペプチドのmolecule design のためのindex データとなる.1-3のproject researchによって得られたcalculationデータのintegration·analysisし,新たなTMペプチドのmolecule design pointerを With this , 4. New regulations TMペプチドの synthesis and evaluation 価の実験も行う.Open the calculation method of 発した, research プロトコルは新码TMペプチドの综合や実験 Research をAccelerate させるBasic Technology となるとConfirmation する. TM Lipid Researchれていない Current situation にあり, Lipid フリップ induced molecule メカニズム Explain the academic significance of はきい.また, ドラッグデリバリー Material としてLooking forward to されるlipid ベシクルは, lipid filmとなる.TM Adjustment of the ペプチドはこれら factor を, determines the するための composition molecule としてexpects されており, Establishment of molecular design technology for Lipid Fiber Promoting TM Biotechnology in the field of science and medicine This is an important issue.

项目成果

分子シミュレーションを用いた機能性分子の膜内構造と機能解明

利用分子模拟阐明功能分子的膜内结构和功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 邨井 孝行;日名子 一起;山本 哲也;石川 宙;松中 由有;長澤 裕;齋藤 大明
• 通讯作者: 齋藤 大明

生体膜に会合する化学コミュニケーション分子の機能解明と計算分子設計技術の開発

阐明与生物膜相关的化学通讯分子的功能并开发计算分子设计技术

• 发表时间: 2021
• 作者: Nozomi Takagi;Masahiro Ehara;and Shigeyoshi Sakaki;Akio Kawai;齋藤大明
• 通讯作者: 齋藤大明

ジャスモン酸受容体COI1-JAZ9選択的に作用するコロナチン立体異性体を用いたジャスモン酸シグナル伝達の化学遺伝学的解析

使用选择性作用于茉莉酸受体 COI1-JAZ9 的冠菌素立体异构体对茉莉酸信号转导进行化学遗传学分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 林 謙吾、加藤信樹、Khurram Bashir;野本春菜、中山美涼、Andrea Chini、高橋聡史、齋藤大明、渡部 楽、高岡洋輔、田中真帆、永野 惇、関 原明、Roberto Solano、上田 実
• 通讯作者: 野本春菜、中山美涼、Andrea Chini、高橋聡史、齋藤大明、渡部 楽、高岡洋輔、田中真帆、永野 惇、関 原明、Roberto Solano、上田 実

コロナチン立体異性体フォーカスドライブラリーを用いたジャスモン酸受容体サブタイプ選択的リガンドの開発

使用冠菌素立体异构体聚焦库开发茉莉酸受体亚型选择性配体

• 发表时间: 2022
• 作者: 林 謙吾;加藤信樹;野本春菜;中山美涼;Khurram Bashir;Andrea Chini;高橋聡史;齋藤大明;渡部 楽;高岡洋輔;田中真帆;永野 惇;関 原明;Roberto Solano;上田 実
• 通讯作者: 上田 実

分子動力学シミュレーションを用いたヘロナミド類の膜内構造と安定性

使用分子动力学模拟研究 helonamides 的膜内结构和稳定性

• 发表时间: 2021
• 作者: 齋藤大明;叶直樹
• 通讯作者: 叶直樹