大規模分子シミュレーションによる環状ペプチドの細胞膜透過性予測法を開発

東京工業大学 情報理工学院 情報工学系の秋山泰教授らは、環状ペプチド^[用語1]の細胞膜透過性^[用語2]をスパコンの大規模活用による最新鋭の分子動力学シミュレーション^[用語3]技術に基づいて計算する、新たな予測手法を開発した。

多様な標的に対して高い結合親和性を持つ環状ペプチドは創薬において注目されているが、適切な設計を見つける（予測する）ことが困難という課題があった。秋山教授らの研究グループは分子シミュレーションによるペプチド設計の予測手法を開発し、156個の環状ペプチドを対象とした検証実験を通じて評価した。その結果、提案手法による細胞膜透過性の予測値は実験値との良好な相関が見られ、十分に実用的な予測性能をもつことが実証された。さらにシミュレーションによる動態解析の結果、環状ペプチドを構成する原子と細胞膜や水との間の静電相互作用^[用語4]が、細胞膜透過性と強く関係することが明らかになった。この知見は膜透過メカニズムの解明や膜透過性を有する分子を設計するための指針に繋がり、ペプチド創薬技術の確立に大きく貢献するものである。

研究成果は2021年7月8日（現地時間）付で米国化学会Journal of Chemical Information and Modeling（ケミカル・インフォメーション・アンド・モデリング）誌のオンライン速報版で公開され、掲載号のカバーピクチャーに採用された（下図参照）。