光活性化ペプチド

光スイッチ性ペプチドの活性化/不活性化の模式図
システイン残基の側鎖にアゾベンゼン色素が結合したペプチドの図。360 nmの光に曝露すると、ジアゾ色素はEからZへと光異性化し、縮合してαヘリックス構造を形成する。

光活性化ペプチドは、光を用いて機能を活性化または制御できる修飾された天然または合成ペプチドです。これらのペプチドには、空間的にも時間的にも生物学的活性を正確に制御できる光感受性要素が組み込まれています。活性化は、光分解性保護基を有するケージドペプチドの場合のように不可逆的である場合もあれば、[1]アゾベンゼンやジアリールエテンなどの分子光スイッチ[2] [3] [4]やジアリールエテン[5] [6]を利用した可逆的である場合もあります。これらの光応答性要素をペプチド構造に組み込むことで、ペプチドの特性、機能、および生物学的活性を高精度に操作できます。このアプローチにより、特定の領域を標的としたペプチドの活性化が可能になり、光活性化ペプチドは、癌治療、薬物送達、生細胞および生物における分子相互作用の探究などへの応用において貴重なツールとなります。[7] [8] [9]

アプリケーション

光活性化ペプチドは、癌治療、他の光制御薬剤、そして無傷の細胞や生物全体における分子相互作用を調べるためのツールなど、さまざまな用途に可能性を示しています。[8]

初期の研究では、これらのペプチドがB細胞リンパ腫癌細胞を効果的に殺傷できることが実証されました。具体的には、合成された短いペプチドをアゾベンゼン架橋剤でアルキル化し、透過処理した細胞においてミトコンドリア膜の脱分極とシトクロムcの放出を光刺激することで、内因性アポトーシス経路を開始させました。[8]ジアリールエテンフラグメント[6]を含むグラミシジンS の類似体も開発されており、抗菌活性の明確な可逆的な変化を示しています。これらの類似体は、不活性な紫外線誘導性光体では細菌細胞に無害ですが、可視光（琥珀色）で活性化すると殺菌作用を発揮します。さらに、オレキシンBペプチドの光スイッチ可能な類似体も開発されており、生体内でナノモル濃度の光によるオレキシン受容体の制御が可能になっています。[10]

光スイッチ可能なペプチドは、光制御下でタンパク質間相互作用を阻害するように設計されている。これらのペプチドは、哺乳類細胞[11] [12]および酵母[13]において、クラスリンを介したエンドサイトーシスの阻害に成功している。この同じ設計原理は、がんに関与するタンパク質間相互作用の阻害にも応用されており[14]、らせんモチーフを介したあらゆる相互作用に利用できる可能性がある。

参照

参考文献

  1. ^ 梅澤 暢、野呂 勇、鵜飼 健、加藤 暢、樋口 毅 (2011年7月). 「ペプチド機能の光制御：光分解性アミノ酸を用いたバックボーン環化戦略」. ChemBioChem . 12 (11): 1694– 1698. doi :10.1002/cbic.201100212. PMID  21656633. S2CID  38514167.
  2. ^ Abell AD, Jones MA, Neffe AT, Aitken SG, Cain TP, Payne RJ, 他 (2007年6月). 「光スイッチ可能なジアゾおよびトリアゼンジペプチドアルデヒドを用いたm-カルパインのP3結合ドメインの調査：新規白内障治療薬」. Journal of Medicinal Chemistry . 50 (12): 2916– 2920. doi :10.1021/jm061455n. PMID  17497840.
  3. ^ Kuil J, van Wandelen LT, de Mol NJ, Liskamp RM (2009年10月). 「アゾベンゼン含有ITAMペプチド模倣体の照射によるSykタンデムSH2ドメインに対する低親和性と高親和性の切り替え」. Journal of Peptide Science . 15 (10): 685– 691. doi :10.1002/psc.1173. PMID  19714714. S2CID  26093872.
  4. ^ Woolley GA, Jaikaran AS, Berezovski M, Calarco JP, Krylov SN, Smart OS, et al. (2006年5月). 「設計されたGCN4-bZIPタンパク質によるDNA結合の可逆的な光制御」.生化学. 45 (19): 6075– 6084. CiteSeerX 10.1.1.555.8745 . doi :10.1021/bi060142r. PMID  16681380. 
  5. ^ 藤本 健、梶野 正之、坂口 郁、井上 正之 (2012年8月). 「光制御およびDNA認識のために独立して設計された2つの配列で組み立てられた光スイッチ可能なDNA結合ヘリカルペプチド」. Chemistry: A European Journal . 18 (32): 9834– 9840. doi :10.1002/chem.201201431. PMID  22767420.
  6. ^ ab Babii O, Afonin S, Berditsch M, Reisser S, Mykhailiuk PK, Kubyshkin VS, et al. (2014年3月). 「光による生物活性の制御：ジアリールエテン含有環状ペプチド模倣体」. Angewandte Chemie . 53 (13): 3392– 3395. doi :10.1002/anie.201310019. PMID  24554486.
  7. ^ Zhang Y, Erdmann F, Fischer G (2009年10月). 「増強された光スイッチングは免疫シグナル伝達を調節する」. Nature Chemical Biology . 5 (10): 724– 726. doi :10.1038/nchembio.214. PMID  19734911.
  8. ^ abc Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT, et al. (2013年11月). 「BH3ヘリックス由来バイオフォトニックナノスイッチは透過処理細胞におけるシトクロムCの放出を制御する」. Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID  23942570.
  9. ^ Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT, et al. (2013年11月). 「BH3ヘリックス由来バイオフォトニックナノスイッチは透過処理細胞におけるシトクロムCの放出を制御する」. Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID  23942570.
  10. ^ Prischich D, Sortino R, Gomila-Juaneda A, Matera C, Guardiola S, Nepomuceno D, et al. (2024年7月). 「ナノモル濃度の光制御性オレキシンB類似体を用いたオレキシン受容体のin vivo光制御」. Cellular and Molecular Life Sciences . 81 (1): 288. doi :10.1007/s00018-024-05308-x. PMC 11335211. PMID 38970689  . 
  11. ^ Nevola L, Martín-Quirós A, Eckelt K, Camarero N, Tosi S, Llobet A, et al. (2013年7月). 「クラスリン介在エンドサイトーシスに関与するタンパク質間相互作用を阻害する光制御型ステープルペプチド」. Angewandte Chemie . 52 (30): 7704– 7708. doi :10.1002/anie.201303324. PMID  23775788.
  12. ^ Martín-Quirós A, Nevola L, Eckelt K, Madurga S, Gorostiza P, Giralt E (2015年1月). 「安定な二次構造の欠如は、β-アレスチン/β-アダプチン2タンパク質間相互作用の光スイッチ性阻害剤にとって限界ではない」. Chemistry & Biology . 22 (1): 31– 37. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.10.022 . PMID  25615951.
  13. ^ プリシッヒ D、カマレロ N、エンシナル・デル・デド J、カンブラ・ペレジャ M、プラット J、ネヴォラ L、他。 (2023 年 10 月)。 「酵母におけるクラスリン媒介エンドサイトーシスの光依存性阻害により、AP2複合体の保存された機能が明らかになる。」iサイエンス。26 (10) 107899.土井:10.1016/j.isci.2023.107899。PMC 10520943。PMID  37766990。 
  14. ^ Nevola L、Varese M、Martín-Quirós A、Mari G、Eckelt K、Gorostiza P、他。 （2019年1月）。 「アポトーシスに関与するタンパク質間相互作用の標的ナノスイッチング阻害剤」。ケムメドケム。14 (1): 100–106。土井:10.1002/cmdc.201800647。PMID  30380184。S2CID 53177026  。
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