β2ミクログロブリンのアミロイド線維形成反応の蛋白質立体構造に基づく解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480219
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 後藤 祐児 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (40153770)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内木 宏延 福井医科大学, 医学部, 教授 (10227704) ; 星野 大 大阪大学, たんぱく質研究所, 助手 (70304053)
• Keywords: β2ミクログロブリン / アミロイド線維 / アミロイド病 / 蛋白質 / フォールディング / 重水素交換 / NMR / 一分子観察

Research Abstract

β2ミクログロブリンは透析アミロイドーシスの原因蛋白質であり、その構造と安定性、アミロイド線維形成反応を調べることは、アミロイド線維の形成機構を理解するよいモデルとなる。昨年に引き続き、^<15>N、^<13>C安定同位体で標識したβ2ミクログロブリンをメタノール資化酵母および大腸菌で大量発現し、β2ミクログロブリンのさまざまな構造状態をNMRを中心とする物理化学的手法をもちいて解析した。
(a)NMR解析:β2ミクログロブリンは剛直なアミロイド線維だけでなく、細くフレキシブルなフィラメントを形成する。昨年度、開発したアミロイド線維の重水素交換・有機溶媒によるアミロイド線維の溶解、NMR解析を組み合せた方法によって、フィラメントを解析した。フィラメント構造はアミロイド線維に比べて、柔軟な構造であることが示された。
(b)フラグメントを用いた解析:β2ミクログロブリンのアミロイド線維は20残基程度のフラグメントでも形成することができる。K3ペプチドと呼ぶアミノ酸残基番号20-40のペプチドフラグメントのアミロイド線維の構造安定性をさまざまな溶媒条件下でCDやNMRを用いて解析した。この結果、K3ペプチドはβ2ミクログロブリンのアミロイド線維形成の開始点であるとともに線維のコアを形成することが示された。
(c)顕微鏡観察:全反射蛍光顕微鏡とアミロイド線維に特異的に結合する蛍光色素であるチオフラビンTを用いて、β2ミクログロブリンやアルツハイマーAβペプチドのアミロイド線維形成反応を単一線維レベルで観測した。

Research Products

• [Publications] Martsev, S.P.: "Amyloid fibril formation of mouse VL domain under acidic pH"Biochemistry. 41(10). 3389-3395 (2002)
• [Publications] Hoshino, M.: "Mapping of the core of the β2-microglobulin amyloid fibril by H/D exchange"Nature Struct. Biol.. 9(5). 332-336 (2002)
• [Publications] Katou, H.: "The role of disulfide bond in the amyloidogenic state of β2-microglobulin studied by heteronuclear NMR"Protein Sci.. 11(9). 2218-2229 (2002)
• [Publications] Hong, D.-P.: "Conformation of β2-microglobulin amyloid fibrils analyzed by reduction of the disulfide bond"J. Biol. Chem.. 277(24). 21554-21560 (2002)
• [Publications] Sakurai, K.: "Manipulating monomer-dimer equilibrium of bovine β-lactoglobulin by amino acid substitution"J. Biol. Chem.. 277(28). 25735-25740 (2002)
• [Publications] 後藤祐児: "β2ミクログロブリンのアミロイド線維形成"蛋白質核酸酵素. 47(6). 663-669 (2002)