2015 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ流路超高速パルスラベルNMR装置の開発及びプリオン自己複製過程の解明
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26291011
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
桑田 一夫 岐阜大学, 大学院連合創薬医療情報研究科, 教授 (00170142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鎌足 雄司 岐阜大学, 学内共同利用施設等, 助教 (70342772)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | NMR / 混合器 / パルスラベル / プリオン / 自己複製 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カイネッテックNMR、及びカイネティックCDを用い、リコンビナントプリオンタンパク質の構造崩壊過程の観測、及びその崩壊を抑制する低分子化合物であるメディカルシャペロンの作用機構の解明に成功した。構造崩壊過程はB‐へリックスとC‐へリックスの中間にあるループ領域から生ずることが分かったが、メディカルシャペロンは、そのループ領域に結合することにより、崩壊を抑制することが分かった（論文投稿中）。また、リコンビナントプリオンタンパク質の酸性領域で生ずる中間体を"A型"と命名し、その特徴づけを行った。A型では、へリックスBとCは、部分的に保たれているが、S1へリックスA、及びS2に至る領域において、立体構造がランダムになっていることが分かった。さらにA型がフォールディングと凝集体形成の分岐点となることもわかった(Honda eｔ aｌ., Sｔrucｔure 2015)。高速混合をNMRマグネット内で行うために、既存のMICCS装置を使用し、低分子の混合を行った。しかし、混合の不完全性による局所磁化率の変動などの不均一性に起因すると思われる複数のピークが観測された。今後、磁場の均一性を保持することが可能な、新たな混合装置を製作する計画である。
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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
独自に開発したカイネッテックNMR、及びCDを用い、これまでプリオン立体構造の進化過程を原子分解能で観測してきた結果、初期に崩壊する部位が明らかになり、この崩壊を抑制することにより、プリオンの異常化を抑制できることが明らかとなった。本研究では、新規に「マイクロ流路超高速パルスラベルNMR装置」を開発し、これらの特異的分子間相互作用を速度論的にアミノ酸レベルで解析し、自己複製のメカニズムを原子レベル解明すること目的とするものである。本年度、「MICCS装置」をカイネッテックNMRに直接接続したが、磁場の不均一性に起因するアーチファクトを複数観測した。本測定に関わる設計上の問題点、及び改良点が明らかとなり、次年度の混合装置の設計・製作法、及び実験計画が立案できたため、達成度を(2)と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
NMRに用いる5ｍφのガラスチューブ内に新規混合器を作成し、プリオン進化過程の観測を行う。まず、大腸菌で発現・精製したリコピンビナント正常型プリオンに対し、プレ凝集状態を作成する。プレ凝集状態は、異常型へ進化するときの前駆状態と考えられるが、キネティックNMRを用いた実験から、プリオンのBCループ(ポリT付近)付近の構造がまず変化することがわかっている。次年度は、新規に作成した混合器を用いてNMR観測を行い、プリオンの進化の過程において、どの原子の座標が先に変化するのか、またその順序やタイムスケールの問題はどうかなど、世界で誰も見たことがない現象を観測し、プリオン進化の本質を捉える計画である。
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[Journal Article] Cryogenic coherent X-ray diffraction imaging biological non-crystalline particles using the KOTOBUKI-1 diffraction apparatus at SACLA2015
Author(s)
Oroguchi Tomotaka, Sekiguchi Yuki, Kobayashi Amane, Masaki Yu, Fukuda Asahi, Hashimoto Saki, Nakasako Masayoshi, Ichikawa Yuichi, Kurumizaka Hitoshi, Shimizu Mitsuhiro, Inui Yayoi, Matsunaga Sachihiro, Kato Takayuki, Namba Keiichi, Yamaguchi Keiichi, Kuwata Kazuo, Kameda Hiroshi, Fukui Naoya,
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Journal Title
J. Phys. B.
Volume: 48(18)
Pages: 18400-18403
DOI
Peer Reviewed
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