量子化学計算に基づくアルツハイマー病予防トリペプチド設計の基盤確立

为基于量子化学计算的阿尔茨海默病预防三肽设计奠定基础

• 批准号: 21K18844
• 负责人: 宮地 輝光
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18844/
• 关键词: 抗酸化活性; トリペプチド; 量子化学計算; 疾患予防効果; 抗酸化トリペプチド; アルツハイマー病予防

本研究では、量子化学計算により求めたトリペプチドの電子状態情報から、トリペプチドの生体内活性酸素種に対する抗酸化活性、およびアルツハイマー病といった疾患予防に寄与する電子状態情報を明らかにすることをめざす。そのため本研究計画では、種々トリペプチドについて、抗酸化活性測定、量子化学計算による電子状態情報の解析、マウスを用いた疾患予防効果の分析を行う。研究２年目の２０２２年度は、量子化学計算により種々トリペプチドの最高被占軌道（HOMO）のエネルギー準位、イオン化ポテンシャルを明らかにした。この計算結果から、ヒドロキシラジカルに対する抗酸化活性を評価するトリペプチド１０種を選択し、その活性を定量的に評価した。また、２０２１年度に明らかにした抗酸化トリペプチドを経口投与したマウスの飼育を開始した。測定した抗酸化活性と量子化学計算結果から種々電子状態との間の相関解析を行った結果、２０２１年度に明らかにしたトリペプチドの HOMO のエネルギー準位およびイオン化ポテンシャルが抗酸化活性との間により高い相関性があることが確認された。すなわち、量子化学計算によりもとまる HOMO のエネルギー準位およびイオン化ポテンシャルは、トリペプチドの抗酸化活性を予測する電子状態情報および分子構造特性として利用である可能性が高まった。またトリペプチド末端アミノ酸側鎖のかさ高さもトリペプチドの抗酸化活性に影響を及ぼすことが確認された。

在这项研究中，我们的目的是基于通过量子化学计算确定的三肽的电子状态信息，阐明三肽的电子状态信息，这些信息有助于其对抗体内活性氧的抗氧化活性，并预防阿尔茨海默病等疾病。 .因此，在本研究项目中，我们将测量各种三肽的抗氧化活性，利用量子化学计算分析其电子态信息，并利用小鼠分析其防病效果。 2022年，即研究的第二年，我们通过量子化学计算阐明了各种三肽的最高占据轨道（HOMO）的能级和电离势。根据该计算结果，选择10种作为羟基自由基抗氧化活性评价对象的三肽，对它们的活性进行定量评价。此外，我们已经开始培育小鼠，并给它们口服我们在 2021 年发现的抗氧化三肽。根据量子化学计算结果对测得的抗氧化活性与各种电子态进行相关分析，我们发现2021年揭示的三肽的HOMO能级和电离势与抗氧化活性相关。表明存在高度相关性。换句话说，通过量子化学计算确定的HOMO能级和电离势变得更有可能作为电子态信息和分子结构特征来预测三肽的抗氧化活性。还证实三肽末端氨基酸侧链的体积影响了三肽的抗氧化活性。