温度・圧力依存性に基づく蛋白質異常凝集体およびオリゴマー中間体の熱力学的解析

• 研究課題/領域番号: 15K07038
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 櫻井 一正 近畿大学, 先端技術総合研究所, 准教授 (10403015)
• 研究分担者: 李 映昊 大阪大学, たんぱく質研究所, 講師 (70589431)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: アミロイド線維 / フォールディング / 凝集中間体 / 高圧NMR / 温度圧力依存性 / 温度圧力変性

研究成果の概要

アミロイド線維は数種の疾病に関わる不溶性の蛋白質凝集体である。線維形成中にオリゴマー中間体が現れる。これらの状態の熱力学的性質の知識は、線維形成反応の全容を理解するうえで重要である。我々は圧力と温度を調節することで、アミロイド線維や中間体の形成量を制御し、各種分光法にてその構造や熱力学的性質を同定できると考えた。しかし期間初期に、線維形成の可逆性が認められず熱力学的理論的解析が難しいと判断されたため、線維中間体の現れる条件の同定と、その中間体の構造情報の取得を目指した。具体的にはβ2m、αSyn、Aβの溶媒条件依存的な構造変化を調べ、アミロイド線維形成に対する各状態の寄与を考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Membrane-induced initial structure of α-synuclein control its amyloidogenesis on model membranes (2018)
  • 著者名/発表者名: Terakawa Mayu S.、Lee Young-Ho、Kinoshita Misaki、Lin Yuxi、Sugiki Toshihiko、Fukui Naoya、Ikenoue Tatsuya、Kawata Yasushi、Goto Yuji
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 巻: 1860 号: 3 ページ: 757-766
  • DOI: 10.1016/j.bbamem.2017.12.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-native alpha-helices in the initial folding intermediate facilitate the ordered assembly of the beta-barrel in beta-lactoglobulin (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, K., Yagi, M., Konuma, T., Takahashi, S., Nishimura, C., Goto, Y.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 56 号: 36 ページ: 4799-4807
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.7b00458
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heparin-dependent aggregation of hen egg white lysozyme reveals two distinct mechanisms of amyloid fibrillation (2017)
  • 著者名/発表者名: Nitani Ayame、Muta Hiroya、Adachi Masayuki、So Masatomo、Sasahara Kenji、Sakurai Kazumasa、Chatani Eri、Naoe Kazumitsu、Ogi Hirotsugu、Hall Damien、Goto Yuji
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 292 号: 52 ページ: 21219-21230
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.813097
  • NAID: 120006557632
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Model membrane size-dependent amyloidogenesis of Alzheimer's amyloid-β peptides (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Misaki、Kakimoto Erina、Terakawa Mayu S.、Lin Yuxi、Ikenoue Tatsuya、So Masatomo、Sugiki Toshihiko、Ramamoorthy Ayyalusamy、Goto Yuji、Lee Young-Ho
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 19 号: 24 ページ: 16257-16266
  • DOI: 10.1039/c6cp07774a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A. Reduced Lipid Bilayer Thickness Regulates the Aggregation and Cytotoxicity of Amyloid-β (2017)
  • 著者名/発表者名: Kyle J. Korshavn, Cristina Satriano, Yuxi Lin, Rongchun Zhang, Mark Dulchavsky, Anirban Bhunia, Magdalena I. Ivanova, Young-Ho Lee, Carmelo La Rosa, Mi Hee Lim, Ayyalusamy Ramamoorthy
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 292 号: 11 ページ: 4638-4650
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.764092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biochemical and Biophysical Methods to Examine Effects of Site-directed Mutagenesis on Enzymatic Activities and Interprotein Interactions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita M., Kim J.Y., Lin Y., Markova N., Hase T., Lee Y.-H.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1498 ページ: 439-460
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6472-7_30
  • ISBN: 9781493964703, 9781493964727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energetic basis on interactions between ferredoxin and ferredoxin NADP+ reductase at varying physiological conditions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, M., Kim, J.Y., S., Lin, Y., Hun Mok K., Kataoka, Y., Ishimori, K., Markova, N., Kurisu, G., Hase, T., Lee, Y.H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 482 号: 4 ページ: 909-915
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.11.132
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Amorphous Aggregation of Cytochrome c with Inherently Low Amyloidogenicity Is Characterized by the Metastability of Supersaturation and the Phase Diagram (2016)
  • 著者名/発表者名: Lin Yuxi, Kardos József, Imai Mizue, Ikenoue Tatsuya, Kinoshita Misaki, Sugiki Toshihiko, Ishimori Koichiro, Goto Yuji, and Lee Young-Ho
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 8 ページ: 2010-2022
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b03810
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 蛋白質圧力変性のNMR化学シフトデータの二次式回帰分析法と主成分分析による解析結果の比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井一正
  • 学会等名: 第58回高圧討論会
• [学会発表] 複数のアミロイド性ペプチドの混在する複雑な系におけるアミロイド線維形成機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牟田 寛弥、 宗 正智、 櫻井 一正、 後藤 祐児
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Comparison between conventional, quadratic analysis and chemical-shift-PCA on data of pressure-dependent chemical shift changes (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井一正
  • 学会等名: 8th International Meeting on Biomolecules under Pressure (IMBP)
  • 国際学会
• [学会発表] Amyloid Fibrillation in Promiscuous Systems Containing Various Amyloidogenic Peptides (2017)
  • 著者名/発表者名: 牟田 寛弥、 宗 正智、 櫻井 一正、 後藤 祐児
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会
• [学会発表] Thermodynamics of protein misfolding and aggregation (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: Samsung Global Research Symposium on Structure, Dynamics, and Thermodynamics of Biomolecular Networks
  • 国際学会
• [学会発表] Delicate interprotein interactions control the onset of Parkinson's disease and apoptosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: The 8th KRIBB ASIA-PACIFIC IDP SYMPOSIUM
  • 国際学会
• [学会発表] Thermodynamics of protein misfolding and aggregation. (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: Invited seminar at Kanazawa University
  • 招待講演
• [学会発表] Protein misfolding and aggregation for neurodegenerative diseases and amyloidosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: Invited seminar at the Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials of Tohoku University
  • 招待講演
• [学会発表] Lessons from the recent studies on protein aggregation for neurodegenerative diseases and amyloidosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: The Annual Meeting of Japanese Photochemistry
• [学会発表] New approaches for the diagnosis and treatment of protein misfolding diseases. (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Thermodynamics of protein misfolding and aggregation (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: International Symposium on Protein Misfolding Diseases, University of Catania, Italy
  • 国際学会
• [学会発表] Simple and Informative NMR Application to the Study on Protein Folding, Misfolding, and Interaction (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: The Annual Meeting of Korean Magnetic Resonance Society
  • 国際学会
• [学会発表] Thermodynamics and calorimetry on the biological system and disease-related protein aggregation (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: Invited seminar at Konkuk University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic study on interprotein interactions using isothermal titration calorimetry (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: 第17回日本蛋白質科学会
  • 招待講演
• [学会発表] Understanding of misled protein behavior and its control (2017)
  • 著者名/発表者名: 李映昊
  • 学会等名: Invited seminar at Sookmyung Women's University
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Principal component analysis of chemical shift perturbation data of a pressure-dependent conformational change of amyloidogenic precursor state of β2-microglobulin (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sakurai, A. Maeno, K. Akasaka.
  • 学会等名: XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: Kyoto Internatinal Cenference Center, Japan
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] The interaction of sulfite reductase with ferredoxin and its relation to enzyme activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Young-Ho Lee
  • 学会等名: 日本生物物理学会北海道支部支援招待講演
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2016-02-26
  • 招待講演
• [学会発表] New findings on thermodynamic properties of disease-inducing protein aggregation (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee, Y.-H.
  • 学会等名: Japan-Korea Bilateral Symposium on Multi-Scale Structural Biology, IPR seminar
  • 発表場所: Inst. Protein Res., Osaka. Univ.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The study on thermodynamic property of protein misfolding and aggregation (2015)
  • 著者名/発表者名: Young-Ho Lee
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会・第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] Insights into the transition state of pressure-induced denaturation of β2-microglobulin and its pathogenic variants (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Sakurai
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所―オーストラリア国立大学化学研究科合同シンポジウム
  • 発表場所: キャンベラ、オーストラリア
  • 年月日: 2015-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 野生型及び病原性変異体β2ミクログロブリンの圧力変性反応の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Sakurai, Akihiro Toyomasu, Akihiro Maeno and Kazuyuki Akasaka
  • 学会等名: 日本生物物理学会第53回年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [図書] Protein-Protein Interactions (PPIs): Types, Methods for Detection and Analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ikenoue, Y. Lin, M. Kinoshita, K. Sakurai, Y. Goto, Y.-H. Lee.
  • 総ページ数: 130
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [備考] 近畿大学生物理工学部生物工学科
  • URL: http://www.waka.kindai.ac.jp/tea/biotech/
• [備考] 大阪大学 蛋白質研究所
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/