2017 Fiscal Year Research-status Report
アモルファス凝集からアミロイド線維への構造転移に伴う熱揺らぎの解明
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17K07363
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
笹原 健二 大阪大学, たんぱく質研究所, 特任講師(常勤) (20432495)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / アミロイド / 揺らぎ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.最初に、モデル蛋白質として用いた鶏卵白リゾチームのアモルファス凝集からアミロイド線維への構造転移を調べた。当初、NaClを加えて蛋白質の構造転移を促進する予定でしたが、生体内に存在するポリリン酸の一種であるテトラポリリン酸が効率よく蛋白質凝集を促進することを見出した。テトラポリリン酸の蛋白質分子への結合後、蛋白質分子は、構造変化を伴いながらアモルファス凝集となる。アモルファス凝集が起こる臨界点（蛋白溶解度がブレイクする点）で効率よくアミロイド線維が形成されやすくなることがわかった。熱量測定から、テトラポリリン酸の蛋白質分子への結合は、エントロピー駆動で、続いて起こる凝集反応は、エンタルピー駆動であることがわかった。これは、テトラポリリン酸の結合後、蛋白質分子は、脱水和された不安定な構造となり、次にアモルファス凝集へと反応が進むことを示唆する結果である。蛋白質の脱水和された構造的に揺らぎの大きい状態に攪拌などの刺激を与えるとアモルファス凝集を回避して、アミロイド線維形成が促進されることが明らかになった。
2.次に、パーキンソン病関連の蛋白質αシヌクレインのアモルファス凝集とアミロイド線維との競合反応を調べた。競合反応は、用いたリン酸バッファー濃度に大きく依存し、低濃度と高濃度領域でアミロイド線維反応が促進され、中濃度(1～100 mM)領域では、アミロイド線維が抑制されることがわかった。解析の結果、低濃度領域では蛋白質の等電点効果により、高濃度ではリン酸バッファーの塩析効果によりアミロイド線維形成が促進され、中濃度領域ではリン酸バッファーの塩溶効果によって阻害されることが明らかになった。
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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
モデル蛋白質として用いた鶏卵白リゾチームの結果が予想より順調に得られ、現在、論文執筆段階に来ている。当初、蛋白質凝集を引き起こす塩としてNaClを考えていたが、4つのリン酸が直線状に結合したテトラポリリン酸が効率よく（低濃度）で蛋白質凝集を引き起こすことを見出し、その後実験が順調に進んだ。次にを取り組んだαシヌクレインのアミロイド線維形成の実験も順調に進んだ。蛋白質実験で通常よく用いられるリン酸バッファーの濃度を変えることで、αシヌクレインの塩析－塩溶効果、等電点凝集効果を検出することができ、アモルファス凝集とアミロイド線維の競合反応を解析することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル蛋白質として用いた鶏卵白リゾチームのアミロイド線維形成の結果を論文にまとめる。
パーキンソン病関連のαシヌクレインのアミロイド線維形成の結果を論文にまとめる。
アルツハイマー病関連のアミロイドβペプチドとⅡ型糖尿病関連の膵島アミロイドポリペプチドのアミロイド線維形成とアモルファス凝集の研究に進む。
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| Causes of Carryover |
モデル蛋白質として用いた鶏卵白リゾチームの結果が予想以上に順調に進み、少ない経費で研究を進めることができた。また、次に取り組んだαシヌクレインのアミロイド線維形成の研究においても、蛋白質の発現・精製の手法が順調に確立され、予想より少ない経費で蛋白質を入手でき研究が進展した。次年度使用が生じた予算を、今後、アルツハイマー病関連のアミロイドβペプチドとⅡ型糖尿病関連の膵島アミロイドポリペプチドのアミロイド線維形成の研究に使用する。
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