圧力軸から見たアミロイド線維の二次構造と分子機構

• 研究課題/領域番号: 20550025
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 谷口 吉弘 立命館大学, 生命科学部, 教授 (70066702)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 圧力 / インシュリン / アミロイド線維 / 二次構造 / 分子構造 / FT-IR / NMR / インスリン / 変性中間体 / 温度 / 高エネルギー構造 / PLGA / FTIR分光法 / 活性化体積

研究概要

インシュリンアミロイド線維について、1100MPaまで加圧して高圧FT-IR測定を行った。その結果、インシュリン中間体から初期段階で形成されたアミロイド線維は550MPaの加圧により融解するが、十分熟成して形成されたアミロイド線維は1GPaの圧力に対して極めて安定であった。高圧NMR(一次元、二次元)法を用いてアミロイド線維形成の引き金になるインシュリン蛋白質(A鎖、B鎖)の詳細な分子構造変化を測定した。200MPaまでの加圧で蛋白質分子中の水素結合距離は減少し、B鎖の一部で圧縮が生じ、B鎖L15メチル基が大きな変化を受け、さらに加圧すると部分的な水和(蛋白質分子への水の浸入)が促進された。100MPaまでの加圧によりA鎖のヘリックス1とB鎖のN、C末ストランドで大きな部分構造の変化を観測し、この構造付近で共同した構造変化と体積揺らぎが生じていると予測した。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure effects on the structure, kinetic, and thermodynamic properties of heat-induced aggregation of protein studied by FTIR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, A.Okuno, M.Kato
  • 雑誌名: J.Physics : Conference Series 215 ページ: 12156-12159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure effects on the structure, kinetic, and thermodynamic properties of heat-induced aggregation of protein studied by FTIR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, A.Okuno, M.Kato
  • 雑誌名: J.Physics : Conference Series 巻: 215 ページ: 12156-12159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure effects on the structure, kinetics, and thermodynamic properties of heat-induced aggregation of protein studied by FT-IR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, A.Okuno, M.Kato
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series (in press(掲載決定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure FT-IR spectroscopic study on the secondary structure changes in insulin amyloid and aggregates (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Maeda, Y.Taniguchi, N.Takeda, A.Ado
  • 雑誌名: High Pressure Research 29 ページ: 676-679
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure FT-IR spectroscopic study on the secondary structure changes in insulin amyloid and aggregates (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, N.Takeda, A.Ado R.Maeda
  • 雑誌名: High Pressure Research 29 ページ: 676-679
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncovering the physical origin of the difference between aliphatic chain and aromatic ring in the "hydrophobic" effect on partial molar volume (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Imai, Y.Hisadomi, S.Sawamura, Y.Taniguchi
  • 雑誌名: J.Chem.Phys. 128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced helix-coil transition of poly-L-gultamic acid in water (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Takekiyo, Y.Yoshimura, A.Okuno, A.Shimizu, M.Kato, Y.Taniguchi
  • 雑誌名: J.Physics Conference Series 121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of pressure and solvents on the infrared absorption intensities of C-I stretching modes of metliyl and ethyl iodides in solution (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Isogai, M. Kato, Y. Taniguchi
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta 69 ページ: 327-332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncovering the physical origin of the difference between aliphatic chain and aromatic ring in the "hydrophobic"effect on partial molar volume (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Imai, Y. Hisadomi, S. Sawaniura, Y. Taniguchi
  • 雑誌名: J, Chem. Phys. 128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced helix-coil transition of poly-L-gultamic acid in water (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Takekiyo, Y. Yoshimura, A. Okuno, A. Shimizu, M. Kato, Y. Tanlguchl
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Series 121
  • 査読あり
• [学会発表] High Pressure NMR reveals a locally disordered conformation foinsulin (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kitahara, A.Tanji, S.Kitazawa, Y.Taniguchi
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: ハワイ(米国)
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] High Pressure NMR reveals a locally disordered conformation of insulin (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kitahara, A.Tanji, S.Kitazawa, Y.Taniguchi
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] Conformational fluctuation Lys48-linked diubiquitin characterized by high pressure NMR spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kitahara, T.Hirano, M.Yagi, K.Hata, Y.Taniguchi, K.Akasaka, K.Kato
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(宮城)
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] High-pressure NMR character izes conformational fluctuation Lys48-linked diubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kitahara, T.Hirano, M.Yagi, K.Hata, Y.Taniguchi, K.Akasaka, K.Kato
  • 学会等名: 24^<th> International Conference on Magnetic Resonance Biological Systems
  • 発表場所: ケアンズ(オーストラリア)
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] High-pressure NMR characterizes conformational fluctuation Lys48-linked diubiquitin (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Kitahara, T.Hirano, M.Yagi, K.Hata, Y Taniguchi, K.Akasaka, K.Kato
  • 学会等名: 24^<th> International Conference on Magnetic Resonance Biological Systems
  • 発表場所: ケアンズ オーストラリア
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] 高圧NMR法ニヨルユビキチンの高エネルギー構造に基づく構造-機能相関研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北原亮、北沢創一郎、坂田絵理、平野貴志、矢木内海真穂、谷口吉弘、水島恒裕、赤坂一之、加藤晃一
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学年会
  • 発表場所: 札幌コンフェレンスセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] High pressure FT-IR spectroscopic study on the secondary structural changes in insulin amyloid fibril and aggregate (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, N.Takeda, K.Ado R.Maeda
  • 学会等名: XLVIIth EHPRG (European High Pressure Research Group) Conference
  • 発表場所: パリ(フランス)
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] High pressure FT-IR spectroscopic study on the secondary structural changes in insulin amyloid fibril and aggregate (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, N.Takeda, K.Ado R.Meada
  • 学会等名: XLVIIth EHPRG(European High Pressure Research Group)Conference
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] The secondary struct ure of pressure- and heat-induced protein aggregates and amyloid fibrils studied by high pressure FTIR spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Taniguchi, A.Okuno, R.Yokoyama, M.Kato
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on High Pressure Bioscience and Biotechnology
  • 発表場所: Scripps Institution of Oceanography,サンデイゴ (米国)
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] The secondary structure of pressure-and heat-induced protein aggreg es and amyloid fibrils studied by high pressure FTIR spectroscopy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Taniguchi, A. Okuno, R. Yokoyama, M. Kato
  • 学会等名: 5^<th> International Conference on High Pressure Bioscience an Biotechnology
  • 発表場所: Scripps Institution of Oceanography, San Diego USA
• [図書] 物理化学[第2版] (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤和生・上野正勝・芝田隼次・木村隆良・谷口吉弘
  • 総ページ数: 165
  • 出版者: 朝倉書店