2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structure and function of a signal protein osteocalcin connncting bone metabolism and carbohydrate metabollism
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15K01805
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| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
河野 敬一 千歳科学技術大学, 理工学部, 特別研究員 (10136492)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | オステオカルシン / 多臓器相関 / ハイドロキシアパタイト / 吸着 / 糖代謝 / 立体構造解析 / ＮＭＲ / Ｘ線結晶解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オステオカルシン（OC）は骨芽細胞で作られ、骨形成に関与する蛋白質として認識されてきた。最近、OCが膵臓のβ細胞に対してホルモンとして働き、糖代謝をも制御することが提案され、再び脚光を浴びている。
OCはγカルボキシグルタミン酸（Gla）と呼ばれるカルシウムイオンにキレート配位するアミノ酸残基をもっている。骨中ではOCはGla型で存在するが、破骨細胞による骨吸収の際には、ハイドロキシアパタイト（HA）を溶解するために酸が分泌され、酸性環境でOC中のGla残基は脱炭酸してグルタミン酸（Glu）になる。このGlu型のOCが血中に吸収され、他臓器に作用してホルモン活性を示すと考えられている。
酸性Gla型OCの構造解析のため、CDスペクトルの熱変性過程の測定のためのシステム構築を行い、得られたデータから熱力学パラメーターの算定を行った。安定同位体標識したGlu型OCを用いて多核多次元ＮＭＲを測定することにより溶液中での立体構造解析を目指した。多核多次元ＮＭＲの測定から距離情報を集めて行った構造計算の結果得られた構造は既に報告されているＸ線結晶解析の結果と類似していたが、2種類の構造が共存していることが示唆される結果であった。
Gla型、Glu型ともに、既知の構造解析情報では、Ｎ端領域は自由度の高い構造をとっていることが知られている。構造解析の精度を向上させるため、Tyr1～Leu16の配列を削ったGlu17～Val49のフラグメントの大量発現系を構築し、Ｘ線結晶解析を行うことができた。pHによる構造変化を議論するため、pH8.5、pH7.5、pH6.5、pH4.5（2種）の溶液から作成した5種の結晶の構造解析を行った。今後、Glu型OCのレセプターと考えられているGPRC6Aとの共結晶を作成し、Glu型OCの多臓器間ホルモン活性の発現機構を解析する。
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