蛋白質アミロイド凝集形成配列とその構造・物理化学的性質に関する研究

• Project/Area Number: 16041249
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Research Institute, Osaka Medical Center for Maternal and Child Health
• Principal Investigator: 浜田 大三 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪府立母子保健総合医療センター(研究所), 研究員 (60372132)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳原 格 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪府立母子保健総合医療センター(研究所), 部長 (60314415) ; 田中 俊樹 名護屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70171775) ; 白木 賢太郎 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (90334797)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥6,700,000 (Direct Cost: ¥6,700,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2004: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000)
• Keywords: アミロイド線維 / 蛍光修飾 / 電子顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 蛋白質 / 自己組織化 / 構造病 / ミスフォールディング / 生物物理 / 高分子構造・物性 / ナノバイオ / 赤外分光 / アミロイド / 全反射蛍光顕微鏡

Research Abstract

本年度の研究では、非病原性アミロイド線維を形成するウシ・βラクトグロブリンとそのペプチド断片、また、新たにヒト・メディンペプチド(こちらも非病原性)を材料にし、それぞれのアミロイド線維の立体構造に関する情報とその構築原理について、以下の手法により研究を行った。また、ケンブリッジ大学、クリストファー・ドブリン教授、ミカエレ・ヴェンドロスコロ博士と共同し、アミロイド形成に直接関与するアミノ酸配列領域について、予測プログラムの構築に関する研究を進めることができた。
1)リジン側鎖の露出度
アミロイド線維状態におけるリジン側鎖の露出度について、βラクトグロブリンを用いて検討した。その結果、以外にも線維中ではリジン側鎖の露出は、多くなく、一方、均質な修飾物がえられなかった。この結果から、アミロイド線維構造の不均一性が存在するか、リジン側鎖が分子内部に比較的よく埋もれていることが示唆された。
2)継代的微量シーディングによる線維の均一化
この研究を行うため、材料としてヒト・メディインのペプチド断片を用いた。これは、本ペプチドが7残基と比較的短く。構造均一性を保持することが可能と考えられたからである。しかしながら、予想に反し、メディインのペプチドの線維形成速度には、非常にばらつきがあり、且つ、シーディング効果も制御しづらいことが分かった。つまり、本ペプチドのアミロイド線維形成において、構造不均一性は、そのエネルギー地形にとって、本質的な性質であることが示唆された。現在、この予想の信憑性について、X-線繊維回折などを利用し、解析することを計画している。

Research Products

• [Journal Article] Expression and purification of recombinant human annexin A2 in Pichia pastoris and the utility of the expression product for detecting annexin A2 antibody (2006)
  • Author(s): Tabata, A., Namba, F., Yamada, M., Hasegawa, T., Nakahira, K., Hamada, D., Kitajima, H., Fukusaki, E., Yanagihara, I.
  • Journal Title: J.Biosci.Bioeng. 101 Pages: 190-197
  • NAID: 110004656721
• [Journal Article] Electron transfer reaction in a single protein molecule observed by total internal reflection fluorescence microscopy (2005)
  • Author(s): Furukawa, Y., Ban, T., Hamada, D., Ishimori, K., Goto, Y., Morishima, I
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 127 Pages: 2098-2103
• [Journal Article] EspB from enterohaemorrhagic Escherichia coli is a natively partially folded protein (2005)
  • Author(s): Hamada, D., Kato, T., Ikegami, T., Suzuki, K.N., Hayashi, M., Murooka, Y., Honda, T., Yanagihara, I.
  • Journal Title: FEBS J. 272 Pages: 756-768
• [Journal Article] A pH-dependent conformational change in EspA, which is a component of the E.coli 0157 : H7 type III secretion system (2005)
  • Author(s): Kato, T., Hamada, D., Hayashi, M., Honda, T., Murooka, Y., Yanagihara, I.
  • Journal Title: FEBS J. 272 Pages: 2773-2783
• [Journal Article] Thermostable direct hemolysin of Vibrio parahaemolyticus is a bacterial reversible amyloid toxin (2005)
  • Author(s): Fukui, T., Yanagihara, I., Shiraki, K., Hamada, D., Hara, K., Miyata, T., Iida, T., Fukusaki, E., Imanaka, T., Honda, T.
  • Journal Title: Biochemistry 44 Pages: 9825-9832
• [Journal Article] Electron transfer reaction in a single protein molecule observed by total intrenal reflection fluorescence microscopy. (2005)
  • Author(s): Furukawa, T., Ban, T., Hamada, D., Ishimori, K., Goto, Y., Morishima, I.
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 127 Pages: 2098-2103
• [Journal Article] A pH-dependent conformational change in BspA, which is a component of the E.Coli O157:H7 type III secretion system (2005)
  • Author(s): Kato, T., Hamada, D., Fukui, T., Hayashi, M., Honda, T., Murooka, Y., Yanagihara, I.
  • Journal Title: FEBS Journal (in press)
• [Journal Article] Analysis of recombinant human saposin A expressed by Pichia pastoris. (2004)
  • Author(s): Yamada, T., Inui, K., Hamada, D., Nakahira, K., Yanagihara, K., Sakai, N., Nishigaki, T., Ozono, K, Yanagihara, I.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commin. 318 Pages: 588-593
• [Journal Article] Engineering amyloidgenicity toward development of nanofibrillar materials. (2004)
  • Author(s): Hamada, D., Yanagihara, I., Tsumoto, K.
  • Journal Title: Trends in Biotechnology 22 Pages: 93-97
• [Journal Article] Direct observation of Aβ amyloid fibril growth and inhibition. (2004)
  • Author(s): Ban T., Hoshino, M., Takahashi, S., Hamada, D., Hasegawa, K., Naiki, H., Goto, Y.
  • Journal Title: J.Mol.Biol 344 Pages: 757-767