Elucidation of the amyloid formation mechanism of cytochrome c using the laser trapping method

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K19146
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Hirota Shun 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90283457)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: タンパク質 / レーザートラッピング法 / 光圧 / アミロイド線維 / ドメインスワッピング / ジスルフィド結合

Outline of Final Research Achievements

Proteins often function by forming a specific three-dimensional structure, but in Alzheimer's disease, Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis, etc., proteins that are specific to these diseases are structurally denatured and accumulate as amyloid fibrils in living tissues. Since it is difficult to spatially and temporally control amyloid fibril formation of proteins, the details of the mechanism of amyloid fibril formation remain unknown. In this study, we used cytochrome c as a model protein. We introduced a cysteine residue at various positions of cytochrome c and made disulfide-linked cytochrome c dimers whose structural flexibility was controlled. We captured the dimers in solution by laser trapping and investigated the formation of amyloid fibrils.

Free Research Field

生体関連化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体内でのアミロイド線維の形成は多くの疾患と密接に関連しており、アミロイド線維形成機構の解明は生命科学の基礎研究の最重要課題の一つである。しかし、アミロイド線維の形成を空間的および時間的に制御する方法がないため、アミロイド線維形成機構の詳細は依然不明のままである。本研究では、シトクロムcのアミロイド線維形成にレーザートラッピングを利用することにより、アミロイド線維形成に関する新しい知見が得られ、これらの知見はタンパク質の構造変性と関連のある疾病の理解に役立つ。また、本手法はタンパク質立体構造研究に有用な手法であることが示された。