2016 Fiscal Year Annual Research Report
線維前駆中間体の解析を基軸としたアミロイド線維の伝播性および毒性の構造基盤の解明
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16H04778
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
茶谷 絵理 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00432493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 直樹 神戸大学, 理学研究科, 特命助教 (90580671)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / ミスフォールディング / アミロイド / 中間体 / 伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アミロイド線維は、自らの末端構造を鋳型として正常タンパク質をアミロイド構造へと変換し構造伝播する。本研究では、鋳型構造の実体および核が形成され伝播性が発揮されるまでのタンパク質構造形成メカニズムを明らかにするため、「線維前駆中間体」の存在に注目し、これを安定に蓄積させたうえで解析する。さらにオリゴマー段階で示す毒性発現機構にも注目し、線維前駆中間体の解析を通してアミロイド線維の伝播性と細胞毒性の発現機構をタンパク質構造の見地から明らかにすることを本研究課題の目的とする。初年度である平成28年度は、過去のインスリンについての線維前駆中間体の捕捉実績を参考にして、いくつかのアミロイド性タンパク質およびペプチドを解析対象として線維前駆中間体の捕捉を試みた。その結果、インスリン由来ペプチド断片とアミロイドβタンパク質において、新たな線維前駆中間体を安定捕捉することが可能な線維化条件を見つけることができた。インスリン由来ペプチド断片については、CDとDLSによる解析を実施することで段階的な構造発達の様子を確認した。さらにほかのタンパク質を添加すると、線維前駆中間体と弱く相互作用することによってそれ以上の構造発達を抑制し伝播性の発現を阻害する可能性があることも発見した。アルツハイマー病に関与するアミロイドβペプチドについても伝播性に重要な配列領域を特定するため、当ペプチドの発現および精製系を構築したうえで、予備的な変異導入を行い、その影響の検討も実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
いくつかの線維前駆中間体の捕捉の成功により、捉えどころの少ない核形成過程の手がかりを得られたものと考えている。今後はこれらの詳細な構造特性の解析を進め、伝播を担う鋳型構造を形成するためにどのタンパク質領域のどのような構造形成が重要なのか解明したいと考えている。またアミロイドβペプチドについては、アルツハイマー病に関与し特にオリゴマー種の細胞毒性が疾病に強く関与することが指摘されているため、毒性発現メカニズム解明にも寄与することが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度は、捕捉に成功した中間体の構造を詳細に解析し、成熟したアミロイド線維構造と比較することで構造特徴を明らかにしたいと考えている。さらに、線維前駆中間体を経由した核形成プロセスの時分割観察を試みることも検討する。また線維前駆中間体の捕捉まで到達できていないタンパク質もあるので、線維前駆中間体を明確に経由する反応条件の探索を続ける。
さらにアミロイドβタンパク質では、オリゴマー種の細胞毒性が疾病に強く関与することが指摘されているため、今回確認されたアミロイドβ線維前駆中間体の細胞毒性を解析し、細胞毒性に関与する構造特徴を追究する。これに加え、アミロイド線維の構造伝播に寄与するアミノ酸配列領域を探索するためにいくつかの変異体タンパク質を作製したところ、変異箇所に依存して構造伝播能の低下が見られたので、本年度は本解析を進展させることも検討する。
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