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蛋白質活性に係わる分子間相互作用の固体NMRによる研究―βアミロイドを一例として

Research Project

Project/Area Number 09J01128
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Bioproduction chemistry/Bioorganic chemistry
Research InstitutionTohoku University (2011)
Kyoto University (2009-2010)

Principal Investigator

増田 裕一  東北大学, 大学院・薬学研究科, 助教

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsアミロイド / 固体NMR / メチオニン / 硫黄 / ラジカル / 凝集 / 神経細胞毒性 / 酸化ストレス / βアミロイド / クルクミン / オリゴマー / βシート / 立体構造解析 / アルツハイマー病 / β-シート
Research Abstract

アルツハイマー病因ペプチドである42残基のβアミロイド(Aβ42)は、Met-35の硫黄原子のラジカル化を介して神経細胞毒性を示す。そこで、Aβ42凝集体のMet-35の硫黄原子を固体NMRにより解析することにより、ラジカル化ならびに毒性発現メカニズムが明らかになると考えた。しかしながら、NMR信号が観測可能な^<33>Sは天然存在比が0.76%、感度が^<13>Cの10分の1なので、明瞭な固体NMRスペクトルを得ることは極めて困難である。本研究では、^<33>S標識したAβ42を化学合成し、超高感度高分解能固体NMRが可能なクライオMASプローブを用いて解析することを目的とした。
^<33>S標識L-メチオニンは市販されていないので、^<33>S単体を原料として合成した。まず、Boc-L-Asp-OtBuの側鎖カルボキシ基のボラン還元を行い、生じた水酸基をヨウ素化した。ヒドラジン存在下、硫黄単体と水酸化ナトリウムを反応させると安定な二硫化物イオンが得られるので、これと先のヨウ素化体のS_N2反応によりホモシスチンを得た。NaBH_4を用いてジスルフィド結合を開裂させた後、直ちにヨウ化メチルを加えてチオールのメチル化を行った。TFAによりBoc基とt-butyl ester基を脱保護することにより、^<33>S標識L-メチオニンを総収率22%で得ることに成功した。現在、本メチオニンを固相ペプチド合成に導入して、^<33>S標識Aβ42の合成を行っている。
一方、CaS(^<33>Sは天然存在比)をモデル化合物として用いたクライオMAS固体NMR測定では、室温コイルに比べて約3倍のS/N比を得ることに成功した。現在、合成した^<33>S標識L-メチオニンを用いて、^<33>Sシグナルの検出ならびに測定条件の最適化を行っている。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (15 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Geranyl modification on the tryptophan residue of ComXRO-E-2 pheromone by a cell-free system2012

    • Author(s)
      Tsuji, F., Ishihara, A., Kurata, K., Nakagawa, A., Okada, M., Kitamura, S., Kanamaru, K., Masuda, Y., Murakami, K., Irie, K., Sakagami, Y.
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 586 Issue: 2 Pages: 174-179

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2011.12.012

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solid-state NMR spectroscopic analysis of the Ca^<2+>-dependent mannose binding of pradimicin A2011

    • Author(s)
      Nakagawa, Y., Masuda, Y., Yamada, K., Doi, T., Takegoshi, K., Igarashi, Y., Ito, Y.
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 50 Issue: 27 Pages: 6084-6088

    • DOI

      10.1002/anie.201007775

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solid-state NMR analysis of interaction sites of curcumin and 42-residue amyloid β-protein fibrils2011

    • Author(s)
      Masuda, Y., Fukuchi, M., Yatagawa, T., Tada, M., Takeda, K., Irie, K., Akagi, K., Monobe, Y., Imazawa, T., Takegoshi, K.
    • Journal Title

      Bioorganic and Medicinal Chemistry

      Volume: 19 Issue: 20 Pages: 5967-5974

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2011.08.052

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mapping of the primary mannose binding site of pradimicin A2011

    • Author(s)
      Nakagawa, Y., Doi, T., Masuda, Y., Takegoshi, K., Igarashi, Y., Ito, Y.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 133 Issue: 43 Pages: 17485-17493

    • DOI

      10.1021/ja207816h

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sensitive ^<13>C-^<13>C correlation spectra of amyloid fibrils at very high spinning frequencies and magnetic fields2011

    • Author(s)
      Markus Weingarth
    • Journal Title

      Journal of Biomolecular NMR

      Volume: In press

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The turn formation at positions 22 and 23 in the 42-mer amyloid βpeptide : the emerging role in the pathogenesis of Alzheimer's disease.2010

    • Author(s)
      Kazuma Murakami
    • Journal Title

      Geriatrics & Gerontology International

      Volume: Suppl 1

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Monoclonal antibody against the turn of the 42-residue amyloid β-protein at positions 22 and 232010

    • Author(s)
      Kazuma Murakami
    • Journal Title

      ACS Chemical Neuroscience

      Volume: 1 Pages: 747-756

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      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stomatal density is controlled by a mesophyll-derived signaling molecule2010

    • Author(s)
      Tatsuhiko Kondo
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology 51

      Pages: 1-8

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      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ポリフェノールによるアルツハイマー病予防の可能性2010

    • Author(s)
      増田裕一
    • Journal Title

      FFIジャーナル 215

      Pages: 53-59

    • NAID

      40017000571

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      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アミロイドβ凝集体とクルクミンの相互作用部位の固体NMRによる解析2011

    • Author(s)
      増田裕一
    • Organizer
      第25回有機合成化学若手研究者の仙台セミナー
    • Place of Presentation
      東北大学薬学部(仙台)
    • Year and Date
      2011-12-03
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体NMRによるPradimicin Aのマンノース認識機構解析2011

    • Author(s)
      中川優
    • Organizer
      第53回天然有機化合物討論会
    • Place of Presentation
      大阪国際交流センター(大阪)
    • Year and Date
      2011-09-27
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Pradimicin Aによるマンノース認識機構の固体NMR解析2011

    • Author(s)
      中川優
    • Organizer
      日本農芸化学会2011年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都)
    • Year and Date
      2011-03-27
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドβオリゴマーの固体NMRによる立体構造解析2011

    • Author(s)
      増田裕一
    • Organizer
      日本農芸化学会2011年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学(京都)
    • Year and Date
      2011-03-26
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Solid-state NMR analysis of the molecular interaction of Pradimicin A with Ca^<2+>ion and mannose2011

    • Author(s)
      Takashi Doi
    • Organizer
      ISNMR(第50回NMR討論会記念国際シンポジウム)
    • Place of Presentation
      Osanbashi Hall (Yokohama)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Geranyl modification on the tryptophan residue of ComXRO-E-2 pheromone by cell free system2010

    • Author(s)
      Fumitada Tsuji
    • Organizer
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • Year and Date
      2010-12-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of interaction sites of curcumin with the fibrils of 42-residue amyloid β-protein (Aβ42) using solid-state NMR.2010

    • Author(s)
      Yuichi Masuda
    • Organizer
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • Year and Date
      2010-12-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Monoclonal antibody against the toxic turn structure of the 42-mer amyloid βpeptide2010

    • Author(s)
      Kazuma Murakami
    • Organizer
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifiehem 2010)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
    • Year and Date
      2010-12-17
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドβプロトフィブリルの固体NMRによる立体構造解析2010

    • Author(s)
      土井崇嗣
    • Organizer
      第49回NMR討論会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京)
    • Year and Date
      2010-11-17
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 42残基のアミロイドβ(Aβ42)凝集体におけるクルクミンの相互作用部位の固体NMRによる解析2010

    • Author(s)
      増田裕一
    • Organizer
      第49回NMR討論会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京)
    • Year and Date
      2010-11-15
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  • [Presentation] Aβ42凝集体におけるクルクミン結合部位の固体NMRによる解析2010

    • Author(s)
      増田裕一
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-30
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の気孔形成を誘導するペプチド性因子の構造と生理活性2010

    • Author(s)
      近藤竜彦
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-29
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドβの毒性コンホマーを標的とした立体構造特異的抗体2010

    • Author(s)
      村上一馬
    • Organizer
      日本農芸化学会2010年度大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2010-03-29
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of Binding Sites of Curcumin in the Fibrils of 42-Residue Amyloid β-Protein (Aβ42) Using Solid-State NMR.2010

    • Author(s)
      Yuichi Masuda
    • Organizer
      The 51st Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference (51st ENC)
    • Place of Presentation
      Hilton Daytona Beach Ocean Walk Village hotel (Daytona Beach, USA)
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] アミロイドβの毒性ターン構造特異的抗体2010

    • Author(s)
      村上一馬
    • Organizer
      第29回日本認知症学会学術集会
    • Place of Presentation
      ウインクあいち(愛知)
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      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~hannou/masuda/profile.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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