アミロイド蛋白質フィブリル化会合体の偏光顕微赤外分光

• Project/Area Number: 03J08765
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物理化学
• Research Institution: Tohoku University (2005); National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004); Okazaki National Research Institutes (2003)
• Principal Investigator: 平松 弘嗣 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助手
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: アミロイド線維 / 顕微赤外分光 / 蛋白質・ペプチド / 二次構造 / 生体分子(蛋白質) / 振動(赤外・ラマン)分光法 / 蛋白質 / ペプチド / 偏光顕微赤外吸収分光法

Research Abstract

アミロイド線維は一次元周期構造を持つ蛋白質凝集体であり、各種疾病との関連が知られているが、その構造には不明の点が多い。本研究では赤外顕微鏡を用いて、最長22残基のペプチドからなるアミロイド線維の構造を明らかにすることを試みた。中でもアミロイド線維に含まれるペプチド鎖の2次構造が、蛋白質の天然構造の場合と比較してどの程度異なるか、という点に注目して、アミロイド線維形成能力を持つ蛋白質β_2-ミクログロブリンのアミノ酸配列のうち、ここから切り出した#21-29、#21-31,#20-41フラグメント(それぞれ線維形成能力を持つ)の線維の構造を解明することを試みた。
赤外吸収スペクトルの解析から二次構造含有量を決定した。また、ペプチドのいくつかの残基に13C同位体置換を行って赤外吸収スペクトルを測定し、置換を行った残基がどの二次構造に属するか決定した。また、ラマンスペクトルの解析から、いずれの線維においてもC25残基側鎖がSS結合を形成していることを見いだした。
これらの実験結果から構造を決定した。本実験から明らかになった線維構造と、天然構造との比較から、天然構造中でE22-F30に見られる「芳香族側鎖の相互作用によるβシート選択性」およびH31-I35に見られる「親水性側鎖の相互作用によるループ選択性」は線維構造中でも有効であること、天然構造中でE36-K41に見られる「荷電側鎖間相互作用によるβシート選択性」は線維構造中では必ずしも保存されないこと、が示され、線維構造の構築原理として有用な知見が得られた。

Research Products

• [Journal Article] 顕微赤外分光から明らかになったアミロイド線維の構造 (2006)
  • Author(s): 平松弘嗣
  • Journal Title: 生物物理 46(2)(in press)
  • NAID: 110004455819
• [Journal Article] Structural model of the amyloid fibril formed by β_2-microglobulin #21-31 fragment based on vibrational spectroscopy (2005)
  • Author(s): H.Hiramatsu, Y.Goto, H.Naiki, T.Kitagawa
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 125 Pages: 7988-7989
• [Journal Article] FT-IR approaches on amyloid fibril structure (2005)
  • Author(s): H.Hiramatsu, T.Kitagawa
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Acta 1753 Pages: 100-107
• [Publications] 平松弘嗣: "Core structure of amyloid fibril proposed from IR-microscope linear dichroism"J.Am.Chem.Soc.. 126. 3008-3009 (2004)