2020 Fiscal Year Research-status Report
病態診断を指向したアミロイド構造多形の簡便かつ迅速な評価法の構築
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20K21396
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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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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 蛋白質 / ミスフォールディング / アミロイド / 多形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アミロイド線維は、単純なクロスβ構造が基本構造であるにも関わらず、微視的には構造の多様性が見られる。このように一種類のタンパク質から様々なアミロイド構造が形成される性質はアミロイド線維の構造多形と呼ばれ、異なる病態や感染性をもたらす構造的な要因である可能性が指摘されている。しかし、これを簡便かつ鋭敏に識別できる手法は十分に確立されていない。そこで本研究では、アミロイド線維がヨウ素により多様な色に染まる現象に着眼し、ヨウ素分子をプローブとしてアミロイド多形を簡便かつ迅速に評価する方法を確立することを目指す。さらに、これを利用して、アミロイド多形の毒性への関わりと感染時の構造伝播機構を調べ、病態診断への応用も目指してアミロイド多形のイメージングにも挑戦する。
初年度であるR2年度は、ヒトインスリンのアミロイド多形をヨウ素染色すると異なる色調が確認されるという、本研究課題の端緒となった現象をまとめ、論文発表を行った。さらにヨウ素による呈色メカニズムを解明するために、計算科学的手法を用いてヨウ素染色したシクロデキストリン中に生成するポリヨウ素の電子遷移状態を調べた。また、ウシとヒトという異種由来インスリンが異なる線維構造を形成することと、これらの線維がセルフシーディングおよびクロスシーディングに伴い構造を複製あるいは変化させる様子を明らかにした。
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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
インスリンを題材としたこれまでの解析を通して、ヨウ素染色がアミロイド線維の構造多形を幅広く識別できる可能性が示唆された。ヨウ素染色の色調は、微細な構造の差異でも鋭敏に変化するようである。このことから、従来の手法では識別できなかった多形を同定するための新たな手段として利用できることが期待される。今後検証を進めることで、本可能性を見極めたいと考えている。
また、シーディング反応過程の構造追跡にも有用であり、インスリンのクロスシーディングでは、特異値分解解析の組み合わせにより段階的な構造変化と新規な構造の出現という新しい現象を見つけた。これまでのインスリンの結果はアミロイド線維形成機構解明の新しいツールとしての手応えを示すものであるので、これを足掛かりにして研究を進めたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
R3年度は、インスリン以外のタンパク質に対象を拡張して、幅広いタンパク質についてアミロイド多形をヨウ素染色で調べられるか否かを検討する。アミロイド多形を識別できることが分かった場合、線維構造と毒性との関連性やアミロイド線維の構造伝播機構について、ヨウ素染色パターンを指標にしながら取り組む。特に、クロスシーディングさらに、病理診断時にアミロイド多形を識別することを目指すのも本研究の重要な目標なので、研究協力者の協力を得て準備を進める。予備検討が可能になった時点で基板にアミロイド線維を塗布したような模擬試料の観察を開始する。
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| Causes of Carryover |
Int. J. Mol. Sci.誌への総説の掲載が2021年3月に予定されていたが、執筆に遅れが生じた。そのため、掲載料と他論文に掲載されている図を引用するための著作権許諾手続き用に確保していた費用を繰り越した。4月22日に発行されたので、4月あるいは5月に使用する計画である。
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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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