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広い構造空間における新しい蛋白質概念の確立とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 14380314
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関岐阜大学

研究代表者

桑田 一夫  岐阜大学, 人獣感染防御研究センター, 教授 (00170142)

研究分担者 赤坂 一之  近畿大学, 生物理工学部, 教授 (50025368)
鎌足 雄司  理化学研究所, 細胞情報伝達研究室, 基礎科学特別研究員 (70342772)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2004年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2003年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2002年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
キーワードブリオン / 高圧NMR / 中間体 / オリゴマー / PrP106-126 / NMR緩和時間 / 数論 / 生命科学理論 / 蛋白質 / 構造形成過程 / プリオン / パルス・ラベル / トレース公式 / NMR / 緩和時間 / 揺らぎ / 安定性 / ダイナミクス / リゾチーム / ユビキチン / 超高速パルスラベル / 活性型立体構造 / 高圧ジャンプ / ミリ秒揺らぎ
研究概要

高圧NMRを用い,プリオン中間体の構造を残基レベルで特徴づけることに,世界で初めて成功した(Kuwata et al., Biochemistry,2002)。我々が見出したプリオン中間体(PrP^*)では,ヘリックスB,Cに部分的な変性が見られることが分かった。特に,N端のβシート部分と接触している部分が特に局所的な安定性が低い。このような部分的に破壊されたプリオン中間体(PrP^*)が,スクレイピー型(PrP^<Sc>)への変換過程と関わっている可能性が高いと考えられる。
プリオンの疎水性クラスター領域における部分ペプチドが形成するオリゴマーの立体構造を,電子顕微鏡,円二色性スペクトル,NMR,計算機シミュレーションを用いて決定した(Kuwata et al., Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A,2003)。PrP106-126は,メチル基間の疎水相互作用により,オリゴマー構造が安定化されていた。
ハムスタープリオンにおいて,NMR緩和時間測定によるミリ秒の遅い揺らぎを示す部位と,高圧NMR測定による安定性の低い部位とがよく相関していることを発見した(Kuwata et al. Biochemistry,2004)。熱安定性の低い部位は,遺伝性ヤコブ病の原因となる変異とよく相関しており,このような蛋白質のグローバルな遅い揺らぎが,病的構造変換と関連していることが分かった。プリオンの疎水性クラスター部分は,細胞毒性に関与し,またC端のヘリックス内部で熱安定性の低い残基は,感染性に関与していると考えられる。
蛋白質ダイナミクスの一般的な理論として,「数論的生命科学理論」を構築した(桑田一夫,数理科学,2005)。プリオンのような複雑極まりない現象であっても,数論的方法を通じて厳密に理論化できる可能性があることが分かった。21世紀初頭において,新しい厳密な生命科学理論がここに登場した。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (63件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (36件) 図書 (5件) 文献書誌 (22件)

  • [雑誌論文] 素数とプリオン--21世紀における生命科学の新表現理論への挑戦2005

    • 著者名/発表者名
      桑田一夫
    • 雑誌名

      数理科学 43

      ページ: 45-53

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-jump NMR Study of Dissociation and Association of Amyloid Protofibrils.2005

    • 著者名/発表者名
      Yuji O.Kamatari
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Prime Number and Prion--A challenge to discover the new representation theory of life science at 21^<st> century.2005

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Mathematical Sciences 43(1)

      ページ: 45-53

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 素数とプリオン 21世紀における生命科学の新表現理論への挑戦2005

    • 著者名/発表者名
      桑田 一夫
    • 雑誌名

      数理科学 499

      ページ: 45-53

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Slow conformational dynamics in the hamster prion protein.2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 4439-4446

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] プリオン中間体と治療薬開発--分子感染機構と創薬制御2004

    • 著者名/発表者名
      桑田一夫
    • 雑誌名

      蛋白質核酸酵素 49

      ページ: 1110-1112

    • NAID

      120006341390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-dissociable reversible assembly of naturally denatured lysozyme is a precursor for amyloid fibrils.2004

    • 著者名/発表者名
      Tara N.Niraula
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101

      ページ: 4089-4093

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Infrequent cavity-forming fluctuations in HPr from Staphylococcus carnosus revealed by pressure and temperature-dependent tyrosine ring-flips.2004

    • 著者名/発表者名
      Mineyuki Hattori
    • 雑誌名

      Prot.Sci. 13

      ページ: 3104-3114

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Slow conformational dynamics in the hamster prion protein.2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Biochemistry 43(15)

      ページ: 4439-4446

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Intermediate conformer of prion and dynamics based drug design (DBDD).2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Tanpakushitsu Kakusan Koso 49(7)

      ページ: 1110-1112

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Slow Conformational Dynamics in the Hamster Prion Protein2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Biochemistry 43(15)

      ページ: 4439-4446

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] プリオン中間体と治療薬開発 分子感染機構と創薬制御2004

    • 著者名/発表者名
      桑田 一夫
    • 雑誌名

      蛋白質 核酸 酵素 49(7)

      ページ: 1110-1112

    • NAID

      120006341390

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Close identity of a pressure-stabilized intermediate with a kinetic intermediate in protein folding.2003

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA 100

      ページ: 3167-3172

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-dependent changes in the solution structure of hen egg-white lysozyme.2003

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Refaee
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 327

      ページ: 857-865

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-induced unfolding of the molten globule of all-Ala α-lactalbumin.2003

    • 著者名/発表者名
      Michael W.Lassalle
    • 雑誌名

      Prot.Sci. 12

      ページ: 66-72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] たんぱく質の"かたち"の変貌と神経変性疾患2003

    • 著者名/発表者名
      桑田一夫
    • 雑誌名

      日本医事新報 4123

      ページ: 19-22

    • NAID

      40005740309

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a high-level expression system for deuterium-labeled human serum albumin.2003

    • 著者名/発表者名
      Mihoko Tomida
    • 雑誌名

      Jpn.J.Physiol. 53

      ページ: 65-69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] NMR-detected hydrogen exchange and molecular dynamics simulations provide structural insight into fibril formation of prion protein fragment 106-126.2003

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 100

      ページ: 14790-14795

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The solution structure of bovine pancreatic trypsin inhibitor at high pressure.2003

    • 著者名/発表者名
      Michael P.Williamson
    • 雑誌名

      Prot.Sci. 12

      ページ: 1971-1979

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Close identity of a pressure-stabilized intermediate with a kinetic intermediate in protein folding.2003

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100(6)

      ページ: 3167-3172

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-dependent changes in the solution structure of hen egg-white lysozyme.2003

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Refaee
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 327(4)

      ページ: 857-865

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-induced unfolding of the molten globule of all-Ala α-lactalbumin.2003

    • 著者名/発表者名
      Michael W.Lassalle
    • 雑誌名

      Prot.Sci. 12(1)

      ページ: 66-72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Conformational change of the protein structure and neurodegenerative diseases.2003

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Nippon Iji Shinpo 4123

      ページ: 19-22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Locally disordered conformer of the hamster prion protein : a crucial intermediate to PrPSc?2002

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Biochemistry 41

      ページ: 12277-12283

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] プリオン病の構造医学2002

    • 著者名/発表者名
      桑田一夫
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 47

      ページ: 1292-1298

    • NAID

      120006341388

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 解説 新しいタンパク質構造の世界をひらく高圧NMR2002

    • 著者名/発表者名
      赤坂一之
    • 雑誌名

      生物物理 42

      ページ: 206-211

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An emerging concept of biomolecular dynamics and function : applications of NMR & MRI.2002

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Magn.Reson.Med.Sci. 1

      ページ: 27-31

    • NAID

      130000097639

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Equilibrium and pressure-jump relaxation studies of the conformational transitions of P13MTCP1.2002

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320

      ページ: 609-628

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Decreased thermodynamic stability as a crucial factor for familial amyloidotic polyneuropathy.2002

    • 著者名/発表者名
      Tara Nath Niraula
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320

      ページ: 333-342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High pressure NMR reveals that apomyoglobin is an equilibrium mixture from the native to the unfolded.2002

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320

      ページ: 311-319

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Locally disordered conformer of the hamster prion protein : a crucial intermediate to PrP^<Sc>?2002

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Biochemistry 41(41)

      ページ: 12277-12283

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural medicine and structure-based drug design for prion diseases.2002

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 雑誌名

      Tanpakushitsu Kakusan Koso 47(10)

      ページ: 1292-1298

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-Pressure NMR offers the new view of the protein structure.2002

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Akasaka
    • 雑誌名

      Seibutu Buturi 42(5)

      ページ: 206-211

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Equilibrium and pressure-jump relaxation studies of the conformational transitions of P13^<MTCP1>.2002

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320(3)

      ページ: 609-628

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Decreased thermodynamic stability as a crucial factor for familial amyloidotic polyneuropathy.2002

    • 著者名/発表者名
      Tara Nath Niraula
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320(2)

      ページ: 333-342

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High pressure NMR reveals that apomyoglobin is an equilibrium mixture from the native to the unfolded.2002

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kitahara
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 320(2)

      ページ: 311-319

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Semi-classical Quantization of Protein Dynamics : Novel NMR Relaxation Formalism and its Application to Prion.2005

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 出版者
      Springer-Verlag (in press)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 長寿社会を支える健康食「食の安全性」-その現状と将来展望(BSE(牛海綿状脳症)の感染因子"プリオン"の衝撃,31-44頁)2004

    • 著者名/発表者名
      奥田博明
    • 総ページ数
      180
    • 出版者
      東京教育情報センター
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] The Impact of "Prion", on infectious particle of BSE., Hiroaki Okuda, Food Safety that supports the longevity.2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 出版者
      Tokyo Kyoiku Joho Center
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] 長寿社会を支える健康食「食の安全性」-その現状と将来展望2004

    • 著者名/発表者名
      奥田博明
    • 総ページ数
      180
    • 出版者
      東京教育情報センター
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Semi-classical Quantization of Protein Dynamics : Novel NMR Relaxation Formalism and its Application to Prion.

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Kuwata
    • 出版者
      Springer-Verlag (in press)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazuo Kuwata: "NMR-detected hydrogen exchange and molecular dynamics simulations provide structural insight into fibril formation of prion protein fragment 106-126"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100・25. 14790-14795 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Mihoko Tomida: "Development of a high-level expression system for Deuterium-labelled human serum albumin"Jpn.J.Physiol.. 53・1. 65-69 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 桑田一夫: "たんぱく質の"かたち"の変貌と神経変性疾患"日本医事新報. 4123. 19-22 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Ryo Kitahara: "Close identity of a pressure-stabilized intermediate with a kinetic intermediate in protein folding"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100・6. 3167-3172 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuyuki Akasaka: "Highly fluctuating protein structures revealed by variable pressure nuclear magnetic resonance"Biochemistry. 42・37. 10875-10885 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Mohamed Refaee: "Pressure-dependent changes in the solution structure of hen egg-white lysozyme"J.Mol.Biol.. 327・4. 857-875 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuo Kuwata: "Slow conformational dynamics in the Hamster prion protein"Biochemistry. (in press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Michael W.Lassalle: "Pressure-induced unfolding of the molten globule of all-Ala alpha-lactalbumin"Prot.Sci.. 12・1. 66-72 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuo Kuwata: "An emerging concept of biomolecular dynamics and function : applications of NMR & MRI"Magn. Reson. Med. Sci.. 1. 27-31 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 桑田一夫: "プリオン病の構造医学"蛋白質・核酸・酵素. 47. 1292-1298 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuo Kuwata: "Metastable conformers of the hamster prion protein characterized by high pressure NMR"Biochemistry. 41. 12277-12283 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tomoya Hayashi: "The importance of sample preservation temperature for analysis of the redox state of human serum albumin"Clin. Chim. Acta. 316. 175-178 (2002)

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      2002 実績報告書
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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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