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

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09J01128
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 増田 裕一 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助教
• 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

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。

Research Products

• [Journal Article] Geranyl modification on the tryptophan residue of ComXRO-E-2 pheromone by a cell-free system (2012)
  • 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 Pages: 174-179
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2011.12.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-state NMR spectroscopic analysis of the Ca^<2+>-dependent mannose binding of pradimicin A (2011)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Masuda, Y., Yamada, K., Doi, T., Takegoshi, K., Igarashi, Y., Ito, Y.
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 50 Pages: 6084-6088
  • DOI: 10.1002/anie.201007775
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-state NMR analysis of interaction sites of curcumin and 42-residue amyloid β-protein fibrils (2011)
  • 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 Pages: 5967-5974
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.08.052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mapping of the primary mannose binding site of pradimicin A (2011)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Doi, T., Masuda, Y., Takegoshi, K., Igarashi, Y., Ito, Y.
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 133 Pages: 17485-17493
  • DOI: 10.1021/ja207816h
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Solid-state NMR analysis of the molecular interaction of Pradimicin A with Ca^<2+>ion and mannose (2011)
  • 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)
  • Year and Date: 20111116-20111118
• [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
• [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
• [Remarks]
  • URL: http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~hannou/masuda/profile.html