標的蛋白質との相互作用における天然変性蛋白質αシヌクレインの構造形成と凝集

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13F03383
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 河田 康志 鳥取大学, 工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OJHA Bimlesh 鳥取大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
• Keywords: 天然変性蛋白質 / αシヌクレイン / シャペロニン / アピカルドメイン / 分子認識

Research Abstract

パーキンソン病発症原因タンパク質の一つであるαシヌクレインのアミロイド線維形成機構を分子レベルで明らかにするため, アミロイド線維形成初期に重要な働きをしているC末端領域のTyr136を他の疎水性アミノ酸残基, Leuに置換し, 核部位形成に重要なPhe94もLeuに変異させ, その挙動を調べた。シングル変異ではアミロイド線維形成は起こったが, ダブル変異体では極端にアミロイド線維形成速度が低下することが分かった。この結果は, Tyr136とPhe94の相互の関係の重要性を示している。
一方, そもそも特異的な構造を持たない, いわゆる天然変性タンパク質であるαシヌクレインはシャペロンのようなものに認識・結合するかどうか, もし結合したらどのような構造変化が起きるのかを調べるため, シャペロニンGroELの基質認識部位の役割を果たしているアピカルドメイン部分のみを用いて研究を開始した。まずは, GroELのアピカルドメインを蛋白質工学的に他の部分から切り離し, 大量発現, 精製することに成功した。このアピカルドメインのみを共存させて, αシヌクレインのアミロイド線維形成を調べたところ, ほぼ1:1の割合でアミロイド線維形成を抑制することが初めて分かった。これまで構造が大きく変性しているαシヌクレインは分子シャペロンには全く結合しないか, あるいは弱い相互作用のみであると報告されていたが, 今回, αシヌクレインのアミロイド線維凝集をGroELのアピカルドメインのみで阻害するということが明らかになった。今後, さらに詳細な実験を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究は平成25年9月から開始しており, αシヌクレインの自体のアミロイド凝集メカニズムを調べるとともに, すでにシャベロニンGroELのアピカルドメイン部分のみの単離精製法を確立したので, 研究は順調に進んでいると判断される。

Strategy for Future Research Activity

特に, これまで報告されてきていない, シャペロニンのアピカルドメインが天然変性タンパク質であるαシヌクレインと相互作用し, そのアミロイド線維凝集を阻害するということを発見したので, この現象の詳細を今後は詳細に調べていく予定である。