天然変性タンパク質αシヌクレインの構造生物学研究と機能解明

• Project Area: Target recognition and expression mechanism of intrinsically disordered protein
• Project/Area Number: 22113513
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 河田 康志 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40177697)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000); Fiscal Year 2011: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2010: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: 天然変性蛋白質 / αシヌクレイン / GroES / アミロイド線維 / メカニズム / NMR / 遺伝子変異体解析 / 構造変化

Research Abstract

天然変性タンパク質と人工的に作り出した変性タンパク質の構造特性とアミロイド線維形成(コンフォメーション変化)について更なる継続的な研究を行い,以下のような成果を得た。
1:天然変性タンパク質αシヌクレインのアミロイド線維形成
天然変性タンパク質として代表的なαシヌクレインはアミロイド線維を形成し,パーキンソン病を発症する原因タンパク質である。このアミロイド線維の核部位に対する抗体を用いてαシヌクレインのアミロイド線維形成抑制について調べた。その結果,αシヌクレインに対してモル比で1/20量の抗体が存在するとアミロイド線維形成が抑制されることが分かった。このことは,抗体はアミロイド線維形成途中のオリゴマー分子種を特異的に認識して阻害効果を呈していることが考えられ,アミロイド線維形成機構についての新たな示唆が示された。
2:変性させたGroESタンパク質のアミロイド線維形成中間体の同定とアミロイド線維形成機構の解明
塩酸グアニジン中で完全に変性し,ランダム構造となったGroESタンパク質のNMR構造を明らかにするとともに,そのアミロイド線維形成反応の初期構造を同定することに成功した。GroESタンパク質は時間の経過とともにランダム構造からアミロイド線維核を形成するが,その初期に,Asn-Gly部位においてペプチド結合が主鎖から側鎖に転移が起こることを明らかにした。その部位のAsn残基をAla残基に変異させると転移中間体が観測されず,アミロイド線維の形成が抑制されたことからも裏付けられている。このAsn-Glyの構造転移が引き金となってアミロイド線維核形成を誘導していることは,天然変性タンパク質の特徴の一つとして大いに注目される。

Research Products

• [Journal Article] Covalent structural changes in unfolded GroES that lead to amyloid fibril formation detected by NMR : Insight into intrinsically disordered proteins (2011)
  • Author(s): Hisanori Iwasa, Shunsuke Meshitsuka, Kunihiro Hongo, Tomohiro Mizobata, Yasushi Kawata
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Issue: 24 Pages: 21796-21805
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.228445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of Aβ fibrillization inhibitory effect by a PEG-peptide conjugate based on an Aβ peptide fragment with intramolecular FRET (2011)
  • Author(s): Toshihiko Sakurai, Tomoki Iwasaki, Takashi Okuno, Yasushi Kawata, Naoki Kise
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 47 Issue: 16 Pages: 4709-4711
  • DOI: 10.1039/c0cc05668e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of short peptide fragments from α-synuclein fibril core identifies a residue important for fibril nucleation : A possible implication for diagnostic applications (2010)
  • Author(s): Hisashi Yagi, Hideki Takeuchi, Shiho Ogawa, Naomi Ito, Isao Sakane, Kunihiro Hongo, Tomohiro Mizobata, Yuji Goto, Yasushi Kawata
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta/Proteins and Proteomics Volume: 1804 Pages: 2077-2087
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chaperonin-encapsulation of proteins for NMR (2010)
  • Author(s): Shinji Tanaka, Yasushi Kawata, Gottfried Otting, Nicholas E.Dixon, Katsumi Matsuzaki, Masaru Hoshino
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta/Proteins and Proteomics Volume: 1804 Pages: 866-871
  • NAID: 120001981960
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 天然変性蛋白質a-synucleinのアミロイド線維伸張直接観察 (2011)
  • Author(s): 八木寿梓, 武内英樹, 水野愛子, 河田康志, 後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 吹田
  • Year and Date: 2011-06-08
• [Presentation] Role of natively unstructured polypeptide : Molecular chaperone GroEL and alpha-synuclein (2011)
  • Author(s): Yasushi Kawata
  • Organizer: The 1st International Symposium on Intrinsically Disordered Proteins
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2011-01-28
• [Remarks]
  • URL: http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~prot/main.html