酵母プリオンの線維成長の実時間1分子イメージング

• Project/Area Number: 16041207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田口 英樹 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (40272710)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥15,200,000 (Direct Cost: ¥15,200,000); Fiscal Year 2005: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000); Fiscal Year 2004: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000)
• Keywords: プリオン / 出芽酵母 / アミロイド / フォールディング / 蛋白質 / シャペロン / 凝集 / 酵母 / 分子シャペロン / Saccaromyces cerevisiae

Research Abstract

プリオンは蛋白質性の感染因子である。プリオンでは、アミロイド様線維となった異常型プリオンが自己触媒的に正常型を異常型に転換する点が本質である。これまでの我々の研究から、このプリオンの線維は、水を含んだβヘリックス構造であると提案しているが、このプリオン線維がどのようなメカニズムで形成されていくのか、また、アミロイド線維とプリォンが細胞間を伝播していく相関についてはよくわかっていない。この理由として、従来の生化学・細胞生物学的な手法では多くの線維や細胞の平均を見るだけなので個別の情報が得られず、詳細を知るには限界がある点が挙げられる。そこで本研究では、一個一個の正常型蛋白質が線維に取り込まれるようすやプリオンが細胞内で伝搬していくようすを「生きたまま」個別に観察することでプリオン現象を分子レベルで理解することを目的とする。材料としては安全で変異導入も容易な酵母のプリオン蛋白質Sup35を使う。本年度の成果を以下に示す。
あらかじめ緑(OregonGreen488)でラベルしたSup35線維をガラス板に固定してから、赤(Cy3)でラベルしたSup35単量体(10nM程度)を加えて線維成長を実時間で観察する。観察は1分子蛍光の検出が可能な全反射蛍光顕微鏡を用いて実時間で結果を記録した。その結果、全反射顕微鏡を用いて線維の成長を実時間で観察することに成功し、その速度論的な解析からプリオンの線維成長の際には線維末端における構造変換が重要であることを強く示唆する結果を得た。

Research Products

• [Journal Article] Leu-309 plays a critical role in the encapsulation of substrate protein into the internal cavity of GroEL. (2006)
  • Author(s): Koike-Takeshita, A, Shimamura, T., Yokoyama, K., Yoshida, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 962-967
• [Journal Article] Semi biological molecular machine with an implemented "AND" logic gate for regulation of protein folding (2006)
  • Author(s): Muramatsu, S., Kinbara, K., Taguchi, H., Ishii, N., Aida, T.
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society 128 Pages: 3764-3769
• [Journal Article] Co-translational involvement of the chaperonin GroEL in the folding of newly translated polypeptides (2005)
  • Author(s): Ying, B.-W., Taguchi, H., Kondo, M., Ueda, T.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 12035-12040
• [Journal Article] Chaperonin GroEL Meets the Substrate Protein as a "Load"of the Rings(review) (2005)
  • Author(s): Taguchi, H.
  • Journal Title: Journal of Bichemistry 137 Pages: 543-549
• [Journal Article] Hsp104 binds to yeast sup35 prion fiber but needs other factor(s) to sever it (2004)
  • Author(s): Inoue, Y., Taguchi, H., Kishimoto, A., Yoshida, M.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 279 Pages: 52319-52323
• [Journal Article] On-chip single-cell observation assay for propagation dynamics of yeast Sup35 prion-like proteins (2004)
  • Author(s): Ayano, S., Noma, S., Yoshida, M., Taguchi, H., Yasuda, K.
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 43 Pages: 1429-1432
• [Journal Article] Beta-helix is a likely core structure of yeast prion Sup35 amyloid fibers (2004)
  • Author(s): Kishimoto, A., Hasegawa, K., Suzuki, H., Taguchi, H., Namba, K., Yoshida, M.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 315 Pages: 739-745