2016 Fiscal Year Annual Research Report
Vibrational spectroscopic studies on Ca2+-binding function of Ca2+-binding proteins
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26410005
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
奈良 雅之 東京医科歯科大学, 教養部, 教授 (90301168)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮川 拓也 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (50596559)
森井 尚之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (80358176)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カルシウム結合タンパク質 / 合成ペプチドアナログ / 赤外分光 / 凝集 / カルシウム / 配位構造 / 構造機能相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カルシウム結合タンパク質の構造機能相関を解明するために、合成ペプチドアナログの赤外分光によるアプローチに取り組んだ。合成ペプチドアナログの中には、不溶性のもの、凝集を起こすものがあり、本研究の目的である金属イオンの配位構造解析の障害になることが分かった。凝集問題を解決するために、まずEFハンドモチーフの出発点となるパルブアルブミンに着目して、CDサイトとEFサイトに相当するペプチド合成を行った。ドメイン構造はCD、EFいずれも30残基程度である。実際に赤外スペクトルを解析したところ、CDサイトは予想通りにカルシウム有無によるスペクトル変化が観測されたが、EFサイトは凝集を起こして、カルシウム結合性がなくなった。まずCDサイト、EFサイトそれぞれについて、ループ-ヘリックス部位に相当する17残基ペプチドを合成し、赤外スペクトルを測定したところ、CDサイトでは金属イオンフリー状態では通常のプロファイルを示したが、カルシウム負荷状態で凝集を起こすことが分かった。また、EFサイトは金属イオンフリー状態、カルシウム負荷状態いずれも凝集したままで、カルシウム配位による情報を得ることができなかった。そこで、C端側のヘリックス部位の疎水性アミノ酸残基に凝集の原因があると考えて、アミノ酸を１つ置換したペプチドを合成した。15番目のロイシンもしくはアラニンをリジンに置換したもので、その赤外スペクトルを調べたところ、CDサイト、EFサイトいずれも凝集を起こさず、カルシウム配位構造解析に成功した。
ペプチド凝集問題を解決するためには、カルシウムの有無に関係なくペプチド凝集が起こる場合と、カルシウムがペプチド凝集を起こす場合を分けて考える必要がある。現状では凝集問題を回避する統一的な方法は確立されていないが、少なくともアミノ酸鎖長の調節とアミノ酸置換が鍵を握る可能性が高いことが示された。
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