自閉症の病態解明を目指した核酸結合タンパク質に対する一分子力学計測法の開発と応用

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26650056
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 田中 元雅 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (40321781)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 一分子力学計測 / 酵母プリオン / 自閉症

Outline of Annual Research Achievements

タンパク質のもつコンフォメーション空間の大きさはタンパク質の凝集化、およびリガンドや他のタンパク質との相互作用に与える影響を与える可能性がある。しかし、その詳細には現在、不明な点が多い。これまで我々は、光ピンセットを用いたタンパク質一分子の力学計測を行い、そのタンパク質のもつコンフォメーション空間を決定してきた。しかし、タンパク質一分子を引っ張る際に二本鎖のDNAを取っ手として用いるため、そのDNAハンドルと非特異的に結合してしまう可能性のある核酸結合タンパク質には一分子力学計測法は適用できない。本年度は、この問題を克服するため、核酸結合タンパク質に対する新規な一分子力学計測実験系を構築することを目指す。タンパク質一分子に結合させるリンカーとその修飾がまずは必要となるが、今回、システインとビオチンを両端にもつポリエチレングリコール(PEG)鎖に着目した。また、もう一方のリンカーとして、ビーズとシステインを両端にもつPEG鎖を用いた。蛋白質には、これまでに我々が一分子力学計測に用いてタンパク質-DNA複合体の精製法を確立している酵母プリオンタンパク質をまずは使用し、実験系の構築を目指した。そこで、二本鎖DNAを含まずに、PEGを介してビーズとビオチンを両端にもつタンパク質一分子-PEG複合体を調製し、光ピンセットを用いた一分子力学計測を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

PEGをリンカーとして一分子力学計測に用いるためのタンパク質実験系の構築が順調に進んだため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、さらに両端に異なるタグをもつPEGを用いてSup35NMタンパク質とカップリングを行う。それによって、さらに、PEGをリンカーとした一分子力学測定用のSup35NMタンパク質の調製を確立させる。その一分子力学計測実験を行い、コンフォメーション空間を決定し、リンカーとして二本鎖DNAをもつ場合のSup35NMのコンフォメーション空間と比較する。この実験系をまずは確立させ、次に、自閉症に関係している転写因子の野生型と変異体に対して一分子力学計測実験を行っていく。