2018 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction of "Functional Structure" of Intrinsically Disordered Proteins using High Pressure Vibrational Spectroscopy
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26410187
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
加藤 稔 立命館大学, 生命科学部, 教授 (00241258)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 天然変性蛋白質 / 圧力効果 / FTIR法 / ラマン分光法 / ダイヤモンドアンビルセル / αヘリックス / βヘアピン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、標的分子なしに、遊離の天然変性蛋白質だけを用いて、“機能構造”（構造形成時のフォールド構造）を実験的に予測する方法を確立することを目指し、以下3つの課題を設定している：1．代表的な天然変性蛋白質をモデルに用いての圧力誘起αヘリックス形成の実証、2．新規の2次構造解析法としての高圧力ラマン分光測定法の開発、3．β構造に関する予測原理の確立のための予備研究。
課題1では、実験のモデル分子として、転写因子CREBのpKID, および Aβ(11-25)ペプチドをターゲットとした。pKIDは比較的溶解度が高く、FTIRによる2次構造解析が可能な測定に成功した。1058 MPaまでの高圧力下でのアミドI’モードの測定から、圧力増加にともない水和ヘリックス構造が誘起された。Aβ(11-25)は、低い溶解度のため高圧力FTIR測定は成功しなかった。CD測定を用いて算出したコイルーヘリックス転移の自由エネルギーとpKIDのデータおよび既報のデータからAβペプチドの圧力誘起の可能性を評価した。また、S-peptideを用いた高圧力FTIR測定においても圧力誘起ヘリックス形成を実証した。以上の結果は、本研究の目的である「天然変性タンパク質におけるヘリックス形成予測に圧力を利用できる」ことを支持した。
課題2に関しては、光学系にダイクロイックミラーを採用するとともに、DACに用いる金属ガスケットのデザイン変更による散乱強度の改善により、ペプチドの高圧力ラマン測定が可能となった。
課題3では、4つのトリプトファンを疎水性コアとして有するβヘアピンペプチド(Trpzip4)およびその変異体（ヘアピン側Wの一残基置換体）をテスト分子とした。芳香族アミノ酸置換はいずれも圧力変性を示さず、Val置換体は圧力変性を示した。β構造の圧力応答は配列に依存することが明らかとなった。
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