タンパク質の不溶化とコンフォメーション病に関する分子論的基礎研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680613
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 河田 康志 鳥取大学, 工学部, 教授 (40177697)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 溝端 知宏 鳥取大学, 工学部, 助手 (50263489)
• Keywords: アミロイド線維 / アグリゲーション / インクルージョンボディ / 分子シャペロン

Research Abstract

バイオテクノロジー分野や医学分野において昨今世界的に大きな問題となっているものの一つに,タンパク質の細胞内での不溶化(インクルージョンボディ形成)やアミロイド形成によるタンパク質のコンフォメーション病がある。これらの現象のタンパク質科学的,分子論的な研究をオリゴマータンパク質やパーキンソン病原因タンパク質を用いて調べ,以下のような結果を得た。
(1)Thermus属由来のMn-カタラーゼは,大腸菌内で高発現させるとほとんどが菌体内封入体(インクルージョンボディ)として蓄積される。この現象を解消するために,タンパク質の正しい立体構造形成を助ける分子シャペロン(GroEL,GroES,DnaK,DnaJ,GrpE)を共発現させた。その結果,インクルージョンボデイの約50%が活性を有する正しい構造をとり,可溶性となった。このことから,細胞内でのタンパク質の不溶化の解消に分子シャペロンが非常に有効であることが明らかになった。
(2)パーキンソン病の原因タンパク質であるαシヌクレインのアミロイド線維形成をin vitroで調べた。タンパク質濃度を高くして塩濃度をかけることによって長時間放置すると,典型的なアミロイド線維が形成されることが分かった。この線維は電子顕微鏡とアミロイド染色特有のチオフラビンTによる蛍光顕微鏡によって確認された。アミロイド線維形成の時間は,シーディングによって短縮されることも明らかになった。
(3)病気とは直接関連性がないオリゴマータンパク質GroESを構造形成中間体が出現するような状態にして高タンパク質濃度で放置すると,アミロイド線維が形成されることを発見した。正しい立体構造が壊れかかった状態がアミロイド線維形成に大いに関連していることも明らかになった。このことから,アミロイド線維形成はタンパク質一般に起こる共通した現象である可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Mizobata,T. et al.: "Cloning and Over-expression of Thermostable Bacillus sp. YM55-1 Aspartase and Site-directed Mutagensis for Probing a Catalytic Residue"Eur.J.Biochem.. 267・6. 1847-1857 (2000)
• [Publications] Morgan,C.J. et al.: "A Compact Monomeric Intermediate Identified by NMR in the Denaturation of Dimeric Triose Phosphate Isomerase"J.Mol.Biol.. 300・1. 11-16 (2000)