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アミロイド線維形成反応の蛋白質立体構造に基づく研究

Research Project

Project/Area Number 15032228
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

後藤 祐児  大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (40153770)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2003: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Keywords生物物理 / ナノ材料 / 生体分子 / 蛋白質のフォールディング / 老化 / アミロイド線維 / 蛋白質の構造安定性 / 透析アミロイドーシス / 蛋白質の構造安定化
Research Abstract

本研究では、アミロイドーシス発症の分子機構を、蛋白質の動的立体構造や物性に基づいて、原子レベルで解明することを目指している。透析アミロイドーシスの原因蛋白質であるβ_2ミクログロブリンとアルツハイマー病に関わるアミロイドβペプチド(Aβ)などのアミロイド原性蛋白質を用いて、アミロイド線維の形成反応、アミロイド線維の構造安定性に関する研究を行った。これに基づき蛋白質の正常なフォールディング反応と、アミロイド線維などを生じるミスフォールディング反応の、構造物性的な相違を明らかにした。
1.全反射蛍光顕微鏡を用いたアミロイド線維の一分子観察を、Aβペプチドに適用した。シードに依存したアミロイド線維の伸長反応を、一線維レベルで、またリアルタイムで極めて鮮明な蛍光顕微鏡画像として観察することができた。これにより、Aβアミロイド線維が3本のプロトフィラメントから構成されること、モノマーペプチドが過剰に存在する条件下では線維形成速度は一定であり、定常状態反応に近いことなど、線維形成機構の詳細を推定することができた。
2.アミロイド線維形成反応は立体特異的な反応であることをアミノ酸のL/D光学異性体を用いて研究した。この目的には、β2ミクログロブリンのK3ペプチドを用いた。シード依存性の伸長反応では、シードとモノマーベプチドのL/D異性が一致する時にのみ伸長反応が観測された。
3.アミロイド線維形成反応の熱力学的機構を解析した。β2ミクログロブリンの酸性でのシード依存性アミロイド形成反応を等温滴定型熱量計によって測定し、アミロイド線維形成に伴う熱力学量を明らかにした。これを示差走査熱量計によって測定したβ2ミクログロブリンの熱変性に伴う熱力学量と比較した。この結果、ネイティブ構造と比較して、アミロイド線維のパッキングの程度は低いことが示唆された。「ネイティブ構造が側鎖主体の構造であるのに対して、アミロイド線維は主鎖主体の構造」という考えがあり、本結果はそれを支持する。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] Increase in the conformational flexibility of β2-microglobulin upon copper binding2004

    • Author(s)
      Villanueva, James
    • Journal Title

      Protein Science 13(3)

      Pages: 797-809

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Oputimum amyloid fibril formation of peptide 20-41 at neutral pH suggests intrinsic amyloidogenic preference of β2 microglobulin.2004

    • Author(s)
      Ohhashn, Yumiko
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 279(11)

      Pages: 10814-10821

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Core and heterogeneity of β2 microglobulin amyloid fibrils as revealed by H/D exchange.2004

    • Author(s)
      Yamaguchi, Kei-ichi
    • Journal Title

      J.Mol.Biol. 338(3)

      Pages: 559-571

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Conformational stability of amyloid fibrils of β2 microglobulin probed by guanidine hydrochloride-induced unfolding.2004

    • Author(s)
      Narimoto, Takehiro
    • Journal Title

      FEBS Letters 576(3)

      Pages: 313-319

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Direct measurement of the thermodynamic parameters of amyloid formation by isothermal titration calorimetry.2004

    • Author(s)
      Kardos, Jozsef
    • Journal Title

      J.Biol.Chem. 279(53)

      Pages: 55308-55314

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Direct observation of Aβ amyloid fibril. growth and inhibition.2004

    • Author(s)
      Ban, Tadato
    • Journal Title

      J.Mol.Knoll. 344(3)

      Pages: 757-767

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Fernandez, Ariel: "Structural defects and the diagnosis of amyloidogenic propensity"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 6446-6451 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Gozu, Masayo: "Conformatinal dynamics of β2-microglobulin analyzed by reduction and reoxidation of the disulfide bond."J.Biochem.. 133. 731-736 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Fernandez, Ariel: "Protein folding : could hydrophobic collapse be coupled with hydrogenond formation?"FEBS Letters. 536. 187-192 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ban, Tadato: "Direct observation of amyloid fibril growth monitored by thioflavin T fluorescence."J.Biol.Chem.. 278. 16462-16465 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Hirota-Nakaoka, Nami: "Dissolution of β_2-microglobulin amyloid fibrils by dimethylsufloxide."J.Biochem.. 134. 159-164 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Chiba, Takeshi: "Amyloid fibril formation in the context of full-length protein : Effects of proline mutations on the amyloid fibril formation of β2-microglobulin."J.Biol.Chem.. 278. 47009-47015 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2018-03-28  

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