NMRによる折り畳み及びアミロイド形成前駆状態の特性化

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
• Project/Area Number: 23107719
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 櫻井 一正 大阪大学, たんぱく質研究所, 助教 (10403015)
• Keywords: 蛋白質 / 生物物理

Research Abstract

蛋白質は折り畳み反応やアミロイド線維形成初期に中間状態をとることが知られている。中間状態構造の理解は、折り畳みやアミロイド線維形成過程を理解するうえで重要な情報である。中間体は一般的に不安定であるため、単離しての構造解析は難しい。一方、ある条件下で中間体は変性状態や天然状態と平衡にあることが示されている。現在はこのような条件下でNMRの緩和解析と呼ばれる方法測定を行うことで、中間体の構造情報を得られる。そこで、この方法を用い、(A)折り畳みや(B)アミロイド線維形成中間体の構造情報を得ることを本課題の目的とした。
(A)βラクトグロブリン(βLG)の折り畳み中間体の構造解析
βLGは折り畳みの過程で、折り畳み中間体が表れることが知られており、さらにアミノ酸変異を導入するとこの中間体構造が変化することも分かっている。そこで、これら変異体の中間体の構造情報および天然状態の安定性を調べる実験を行った。まず安定同位体標識したβLGを発現精製した。天然状態の安定性を調べるために、重水素交換実験を行った。続いて中間体構造を調べるために、パルスラベル重水素交換と呼ばれる実験を行った。現在は当初予定していた緩和解析実験のための条件検討を行っている段階である。
(B)β2ミクログロブリン(β2m)フラグメントの運動性とアミロイド形成能の相関
申請者の研究室では以前、β2mの酵素消化により得られた9種類のフラグメントのうち、2つの領域でアミロイド形成能を持つことを報告した。そこでこれらのペプチドの緩和解析から中間体の構造を調べ、凝集性の関係を明らかにする実験を行っている。
昨年度は安定同位体標識されたβ2mを発現、酵素消化し、各フラグメントを得た。昨年度終盤から順次、得られたフラグメントの運動性測定を行っている状況である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本課題の遂行は予定に比べ遅れていると考えている。その主な理由は昨年度蛋白質の発現、精製の収量が低くなる問題が生じ、本課題のベースであるNMR測定が進まなかったからである。そのため、中間体構造の情報を議論できるようなデータが十分に得られていないのが現状である。

Strategy for Future Research Activity

上の項目で述べた通り、今年度は試料調製に対して細心の注意を払っていく必要がある。試料の安定供給を図ったうえで予定通りの実験を行い、データ取得と解析をすすめていく。なお、本課題にはパルスラベル重水素交換や緩和解析といった専門的な測定方法が含まれる。申請者の共同研究者にそれらの測定の専門家がいるため、今年度はこれらの共同研究者とより連絡を密にし、効率的にデータ取得が進むよう実験計画をたてていくことを考えている。

Research Products

• [Journal Article] A circumventing role for the non-native intermediate in the folding of beta-lactog lobulin (2011)
  • Author(s): Sakurai, K., Fujioka, S., Konuma, T., Yagi, M., Goto, Y.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 50 Pages: 6498-6507
  • DOI: 10.1021/bi200241a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonication-Dependent Acceleration of Amyloid Fibril Formation (2011)
  • Author(s): So, M., Yagi, H., Sakurai, K., Ogi, H., Naiki, H., Goto, Y.
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology Volume: 412 Pages: 568-577
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.07.069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hexafluoroisopropanol induces amyloid fibrils of islet amyloid polypeptide by enhancing both hydrophobic and electrostatic interactions (2011)
  • Author(s): Yanagi, K., Ashizaki, M., Yagi, H., Sakurai, K., Lee, Y.H., Goto, Y.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Pages: 23959-23966
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.226688
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Applications of solution NMR techniques for the elucidation of the mechanism of the amyloid fibril formation (2012)
  • Author(s): 櫻井一正
  • Organizer: International Symposium : Protein Dynamics and Function-NMR researches toward drug design
  • Place of Presentation: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-30
• [Presentation] 溶液NMRによるβ2ミクログロブリンアミロイド線維形成のモノマー-線維核相互作用機構の解明 (2011)
  • Author(s): 櫻井一正、柳浩太郎、吉村優一、小沼剛、菅瀬謙治、池上貴久、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
  • Year and Date: 20110607-20110609
• [Presentation] 伸長反応中間体の観察によるアミロイド構造伝播機構の解明 (2011)
  • Author(s): 茶谷絵理、小沼剛、大西玲奈、八木正典、櫻井一正、池上貴久、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
  • Year and Date: 20110607-20110609
• [Presentation] ヘキサフルオロイソプロパノールによるIAPPのアミロイド線維形成 (2011)
  • Author(s): 柳浩太郎、芦崎瑞恵、八木寿梓、櫻井一正、李映昊、後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
  • Year and Date: 20110607-20110609
• [Presentation] 超音波によるアミロイド線維形成促進 (2011)
  • Author(s): 宗正智、八木寿梓、櫻井一正、荻博次、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
  • Year and Date: 20110607-20110609
• [Presentation] 超音波処理下で作製した微細アミロイド線維の構造及び物性のキャラクタリゼーション (2011)
  • Author(s): 吉村優一、櫻井一正、八木寿梓、宗正智、李映昊、荻博次、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: 第11回日本蛋白質学会年会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
  • Year and Date: 20110607-20110609
• [Presentation] The monomer-seed interaction mechanism in the formation of the β2-microglobulin amyloid fiberil clarified by solution NMR techuniques (2011)
  • Author(s): 櫻井一正、柳浩太郎、吉村優一、小沼剛、李映昊、菅瀬謙治、池上貴久、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: The 3rd Asia Pacific Protein Association conference
  • Place of Presentation: Shanghai University, China
  • Year and Date: 20110506-20110509
• [Presentation] Ultrasonication-dependent acceleration of the formation of amyuloid fibrils (2011)
  • Author(s): 宗正智、八木寿梓、櫻井一正、荻博次、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: The 3rd Asia Pacific Protein Association conference
  • Place of Presentation: Shanghai University, China
  • Year and Date: 20110506-20110509
• [Presentation] Direct observation of minimum-sized amyloid fibrils using solution NMR spectros copy (2011)
  • Author(s): 吉村優一、櫻井一正、李映昊、池上貴久、茶谷絵理、内木宏延、後藤祐児
  • Organizer: The 3rd Asia Pacific Protein Association conference
  • Place of Presentation: Shanghai University, China
  • Year and Date: 20110506-20110509
• [Presentation] Hexafluoroisopropanol induces amyloid fibrils of islet amyloid polypeptide by enhancing both hydrophobic and electrostatic interactions (2011)
  • Author(s): 後藤祐児、柳浩太郎、芦崎瑞恵、八木寿梓、櫻井一正、李映昊
  • Organizer: The 3rd Asia Pacific Protein Association conference
  • Place of Presentation: Shanghai University, China
  • Year and Date: 20110506-20110509
• [Presentation] 一分子計測法によるβ-ラクトグロブリンの観測 (2011)
  • Author(s): 安藤詞音、小井川浩之、鎌形清人、櫻井一正、後藤祐児、高橋聡
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] ヘキサフルオロイソプロパノールによるIAPPのアミロイド線維形成 (2011)
  • Author(s): 柳浩太郎、芦崎瑞恵、八木寿梓、櫻井一正、李映昊、後藤祐児
  • Organizer: 第49回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Remarks]
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/physical/yoeki.html