2020 Fiscal Year Annual Research Report
アミロイド核生成を誘起するタンパク質集合動態の解明
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20H03224
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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) |
大橋 祐美子 神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD) (10422669)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / アミロイド / 中間体 / 準安定 / ミスフォールディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アミロイド線維の核形成は、アミロイドーシスの発症を決定づける重要な初期プロセスであると考えられる。本研究では、核が出現するまでにタンパク質分子がどのように集合し構造変化を経るのかを解明するために、核形成より先に生成する準安定なタンパク質集合構造（核前駆体）を捕らえ、構造特徴、生成プロセス、およびアミロイド核構造への転移の解析を行う。さらに核前駆体を生成するタンパク質が持つ構造やアミノ酸配列の特徴、さらに外部因子により与えられる影響を検討し、核前駆体が生成するために必要な条件や核前駆体が備えるべき構造的特徴を明らかにする。これらを通して疾病が発症する直前のタンパク質分子の動態を総合的に理解することを目的とする。
初年度である令和2年度は、これまでの研究で核前駆体を見出すことのできているインスリンおよびインスリン由来ペプチド断片に加え、トランスサイレチン、タウタンパク質、Sup35などについて反応条件の探索を開始した。インスリンの核前駆体については、アミロイド線維に比べてβ構造が未発達なタンパク質集合体であることが確認されていたが、その生成過程を動的光散乱測定により追跡可能であることが分かり、解析を進めた。さらに、ヒト由来とウシ由来のインスリンは僅か3残基の違いにも関わらず、ウシインスリンでのみ核前駆体が確認されるという興味深い現象を見つけた。トランスサイレチンについては、ポリペプチド鎖を数十残基除去するとアミロイド線維形成が格段に起きやすくなることを見出した。タウタンパク質については、基本的なタンパク質の性質やアミロイド線維形成の解析を行い、核前駆体を探索するための準備を整えた。Sup35については、核前駆体になり得る構造状態として注目を集めている液液相分離状態について、詳細な特徴や形成機構の把握を進めた。
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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
アミロイド線維の核形成には、タンパク質やペプチド分子が比較的ランダムに会合したような集合構造が核形成を誘起する前駆状態として考えられるが、今回新たに開始した動的光散乱法を用いたインスリンの解析では、アモルファス凝集とは異なったタンパク質集合動態が見えつつある。核前駆体として機能するタンパク質集合体の知見は少ないので、引き続き解析を進めて生成機構を明確にし、他のタンパク質の核前駆体の理解にも繋がる足掛かりにしたいと考えている。また、ウシとヒトインスリンの間に見られた核前駆体の生成の可否が大きく変わるする現象も興味深く、アミノ酸配列の特性を理解する上での重要な手掛かりになることを期待している。トランスサイレチンのアミロイド線維化でに関しても、長く謎に包まれてきた生体内での野生型トランスサイレチンのアミロイド線維化機構の解明に繋がることを期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果を踏まえながら、インスリンの核前駆体を経由した核形成機構の解明およびトランスサイレチンのアミロイド核生成誘起機構の解明を進展させる。上述のようにインスリンの初期凝集は動的光散乱で追跡可能であり、タンパク質分子の集合モデルの構築が期待される。今後は小角X線散乱や超遠心分析も組み合わせながらその検証を進める予定である。またトランスサイレチンについても、断片が形成するアミロイド線維の構造特徴や性質を調べることで核形成機構を明らかにできる可能性があるので検証を進める。さらにSup35やタウタンパク質の解析環境も整いつつあるので、これらのアミロイド線維形成反応も解析し、核前駆体の確認を検討する。特にこれらのタンパク質は液液相分離状態をとりやすい性質を持ち合わせるため、核形成との関係性を調べる。以上の解析によりアミロイド核形成メカニズムに知見を提供するような様々な核形成の前駆状態を多く見出す。
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[Journal Article] Breakdown of supersaturation barrier links protein folding to amyloid formation.2021
Author(s)
Masahiro Noji,Tatsushi Samejima,Keiichi Yamaguchi,Masatomo So,Keisuke Yuzu,Eri Chatani,Yoko Akazawa-Ogawa,Yoshihisa Hagihara,Yasushi Kawata,Kensuke Ikenaka,Hideki Mochizuki,Jozsef Kardos,Daniel E Otzen,Vittorio Bellotti,Johannes Buchner,Yuji Goto
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Journal Title
Communications biology
Volume: 4
Pages: 120
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Single Sub-Millimeter Linear Assembly of Polystyrene Microparticles2021
Author(s)
Po-Wei. Yi,Wei-Hsiang Chiu,Tetsuhiro Kudo,Roger Bresoli-Obach,Johan Hofkens,Eri Chatani,Ryohei Yasukuni,Yoichiroh Hosokawa,Teruki Sugiyama,Shuichi Toyouchi,Hiroshi Masuhara
Organizer
第68回応用物理学会春季学術講演会
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