2018 Fiscal Year Annual Research Report
Structural analysis of proteins in amyloid fibrils using a new method of small-angle neutron scattering
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16K13730
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤原 悟 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (10354888)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 中性子小角散乱 / アミロイド線維 / 重水素化蛋白質 / シヌクレイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、重水素化蛋白質と通常の蛋白質を様々な割合で混合した系について中性子小角散乱測定を行い、粒子間干渉効果と個々の蛋白質からの散乱を分離することにより、不規則構造中の個々の蛋白質の構造解析を可能とする新しい中性子小角散乱法を提案し、その方法論を確立することを目的としている。そのために、この新しい方法を、様々な難病発症と関係する蛋白質の線維状異常凝集体（アミロイド線維）に適用した。特に、パーキンソン病発症に関係する蛋白質α-シヌクレインのアミロイド線維について、これまで困難であった線維中の個々の蛋白質の構造解析を行った。新しい解析法確立のためには、重水素化蛋白質が不可欠である。そこで、まず重水素化設備を整備し、ルーチンで重水素化蛋白質を調製できる系を確立し、重水素化率98%の重水素化シヌクレインを調製した。得られた重水素化シヌクレイン及び通常の（軽水素を持つ）シヌクレインについて、その単量体状態とアミロイド線維状態のX線小角散乱実験を行い、単量体、アミロイド線維状態のいずれも重水素化シヌクレインと通常のシヌクレインは、同様の構造であることを確認した。この確認後、本研究の目的の実験として、重水素化α-シヌクレインと通常のα-シヌクレインを様々な割合で混合した系においてアミロイド線維を形成させ、それらの試料についての中性子小角散乱実験を実施した。試料中の重水素化蛋白質の割合により、散乱曲線のふるまいに変化が出てくることが理論的に予想されるが、得られた散乱曲線のふるまいが、理論的に予想される散乱曲線のふるまいと一致することが示された。このように、本研究で提案した新しい方法は実用に値することが明らかとなった。現在、本方法により解析した線維中の蛋白質構造情報と単量体の構造情報との比較を含めた、シヌクレインのアミロイド線維の中性子小角散乱の論文投稿準備中である。
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