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アモルファス凝集からアミロイド線維への構造転移に伴う熱揺らぎの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07363
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
研究機関大阪大学

研究代表者

笹原 健二  大阪大学, 蛋白質研究所, 特任講師(常勤) (20432495)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードアミロイド線維 / アミロイドーシス / 蛋白質凝集 / アミロイド / 蛋白質 / 揺らぎ / アモルファス凝集
研究成果の概要

3つの蛋白質(鶏リゾチーム、β2ミクログロブリン、α-シヌクレイン)を用い、蛋白質の構造揺らぎとアミロイド線維形成との関係を調べた。実験系において、蛋白質の構造揺らぎは、加熱とポリリン酸の添加によって制御した。ポリリン酸の蛋白質分子への結合によって、蛋白質の溶解度は著しく減少し、溶解限界領域で蛋白質分子は構造揺らぎの大きな状態となった。攪拌などの摂動によって揺らぎの状態からアミロイド線維形成が効率よく誘導されることを明らかにした。蛋白質の構造揺らぎに基づいたアミロイド線維形成モデルを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

蛋白質は、大きく二つの凝集体を形成する。規則構造を持たないアモルファス凝集と規則的なクロスβシート構造を持つアミロイド線維である。生体内でのアミロイド線維の沈着は、アルツハイマー病、パーキンソン病、Ⅱ型糖尿病、プリオン病など数々の深刻な病気に関わることで注目されている。本研究では、蛋白質の構造揺らぎに着目して、天然状態にある蛋白質がアミロイド線維を形成する機構、及びアモルファス凝集を回避してアミロイド線維が形成される機構を明らかにした。蛋白質の構造揺らぎの概念を導入した新たなアミロイド形成モデルを示した。結果は、アミロイド病の治療や予防に結び付き、また早期診断にも応用可能である

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Isoelectric point-amyloid formation of α-synuclein extends the generality of the solubility and supersaturation-limited mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Koki、Aguirre Cesar、So Masatomo、Sasahara Kenji、Miyanoiri Yohei、Sakurai Kazumasa、Yamaguchi Keiichi、Ikenaka Kensuke、Mochizuki Hideki、Kardos Jozsef、Kawata Yasushi、Goto Yuji
    • 雑誌名

      Current Research in Structural Biology

      巻: 2 ページ: 35-44

    • DOI

      10.1016/j.crstbi.2020.03.001

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heating during agitation of β2-microglobulin reveals that supersaturation breakdown is required for amyloid fibril formation at neutral pH2019

    • 著者名/発表者名
      Noji Masahiro、Sasahara Kenji、Yamaguchi Keiichi、So Masatomo、Sakurai Kazumasa、Kardos Jazsef、Naiki Hironobu、Goto Yuji
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 294 号: 43 ページ: 15826-15835

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.009971

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Possible mechanisms of polyphosphate-induced amyloid fibril formation of β2-microglobulin2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Chun-ming、Yamaguchi Keiichi、So Masatomo、Sasahara Kenji、Ito Toru、Yamamoto Suguru、Narita Ichiei、Kardos Jozsef、Naiki Hironobu、Goto Yuji
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 26 ページ: 12833-12838

    • DOI

      10.1073/pnas.1819813116

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polyphosphates diminish solubility of a globular protein and thereby promote amyloid aggregation2019

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Kenji、Yamaguchi Keiichi、So Masatomo、Goto Yuji
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 294 号: 42 ページ: 15318-15329

    • DOI

      10.1074/jbc.ra119.008662

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregation-phase diagrams of β2-microglobulin reveal temperature and salt effects on competitive formation of amyloids versus amorphous aggregates2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Adachi, Masahiro Noji, Masatomo So, Kenji Sasahara, Jozsef Kardos, Hironobu Naiki, Yuji Goto
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 293 号: 38 ページ: 14775-14785

    • DOI

      10.1074/jbc.ra118.004683

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heparin-dependent aggregation of hen egg white lysozyme reveals two distinct mechanisms of amyloid fibrillation2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Membrane-mediated amyloid deposition of human islet amyloid polypeptide2017

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Kenji
    • 雑誌名

      Biophysical Reviews

      巻: 10 号: 2 ページ: 453-462

    • DOI

      10.1007/s12551-017-0351-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Amyloid aggregation of α-synuclein in the vicinity of solubility limit modulated by polyphosphate2019

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Kenji, Yamaguchi Keiichi, So Masatomo, Goto Yuji
    • 学会等名
      Ulm Meeting - Biophysics of Amyloid Formation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amyloid aggregation of α-synuclein near solubility limit modulated by polyphosphate2019

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、河田康志、後藤祐児
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of polyphosphate-induced aggregation of a globular protein2019

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、後藤祐児
    • 学会等名
      第92回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Polyphosphate-induced aggregation of hen lysozyme2019

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、後藤祐児
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Amyloid aggregation of αsynuclein in the vicinity of solubility limit modulated by polyphosphate2019

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Kenji, Yamaguchi Keiichi, So Masatomo, Goto Yuji
    • 学会等名
      2019 Ulm Meeting - Biophysics of Amyloid Formation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Competition between amyloid fibrillation and amorphous aggregation of αsynuclein2018

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、河田康志、後藤祐児
    • 学会等名
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] αシヌクレインアミロイド線維形成を促進及び抑制する溶液条件2018

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、後藤祐児
    • 学会等名
      第6回日本アミロイドーシス研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波照射によるαシヌクレインアミロイド核の伸長を促進する溶液条件2017

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、山口圭一、宗正智、後藤祐児
    • 学会等名
      第26回ソノケミストリー討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波照射下におけるポリリン酸が促進するαシヌクレインのアミロイド線維形成2017

    • 著者名/発表者名
      山口圭一、藤川龍弥、宗正智、笹原健二、河田康志、後藤祐児
    • 学会等名
      第26回ソノケミストリー討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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