配列多様性を持つ蛋白質のデザインルールの解明

• 研究課題/領域番号: 26440076
• 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: 神戸大学 (2015-2016); 三重大学 (2014)
• 研究代表者: 浜田 大三 神戸大学, 工学研究科, 特命准教授 (60372132)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016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); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 抗体 / ALアミロイドーシス / フォールディング / 複合体形成 / 重水素交換 / 蛋白質間相互作用 / 蛋白質の安定性 / アミロイド / アミロイド線維 / φ値解析 / 水素・重水素交換 / X線結晶構造解析 / NMR / タンパク質のフォールディング / エネルギー地形 / 平衡論 / 速度論

研究成果の概要

本研究では、潜在的に配列多様性を持つ抗体軽鎖可変ドメイン（VLドメイン）の立体構造構築原理を解明することを目指した。我々グループが開発した単量体型のVLドメインを用いて、種々の速度論・平衡論・構造論的な解析を行い、VLドメインに共通するコア領域を同定した。さらに、一部のVLドメインにおいて、高温で二量体構造が安定化するという一般的な概念に反する現象を発見し、その熱力学的機構を明らかにした。これらの結果は、抗体を含めた様々な有用蛋白質の構造安定性の向上や、抗体軽鎖のアミロイド線維化により起きるALアミロイドーシスの予防・診断・治療に資する有益な情報であり、今後その活用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Class II-like structural features and strong receptor binding of the non-classical HLA-G2 isoform homodimer. (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Kuroki, K.Mio, A.Takahashi, H.Matsubara, Y.Kasai, S.Manaka, M.Kikkawa, D.Hamada, C.Sato, K.Maenaka.
  • 雑誌名: J Immunology 巻: 198 号: 9 ページ: 3399-3403
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1601296
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Residual structures in the unfolded state of starch-binding domain of glucoamylase revealed by near-UV circular dichroism and protein engineering techniques. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ota C, Ikeguchi M, Tanaka A, Hamada D
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta. 巻: 1864 号: 10 ページ: 1464-1472
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2016.05.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Human Herpesvirus 6B Tegument Protein U14. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang B, Nishimura M, Tang H, Kawabata A, Mahmoud NF, Khanlari Z, Hamada D, Tsuruta H, Mori Y.
  • 雑誌名: PLoS Pathog. 巻: 12 号: 5 ページ: e1005594-e1005594
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005594
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification and characterization of PKCγ, a kinase associated with SCA14, as an amyloidogenic protein. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H, Adachi N, Shirafuji T, Danno S, Ueyama T, Vendruscolo M, Shuvaev AN, Sugimoto T, Seki T, Hamada D, Irie K, Hirai H, Sakai N, *Saito N.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 24 号: 2 ページ: 525-539
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu472
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Decreasing amyloidogenicity of immunogloublin light chain variable domain by mutation of surface exposed residues and peptide inhibitor targeting partially unfolded state (2016)
  • 著者名/発表者名: Daizo Hamada
  • 学会等名: 30th Anniversary Symposium The Protein Society
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] Role of dimerization by immunoglobulin light chain variable domain for inhibition of amyloid formation (2016)
  • 著者名/発表者名: 縄田万里奈、堤浩祟、小林祐大、雲財悟、峯昇平、中村勉、上垣浩一、上久保裕生、片岡幹夫、浜田大三
  • 学会等名: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-06-07
• [学会発表] Inhibition of amyloid formation by immunoglobulin light chain variable domain based on the analysis of structural fluctuations. (2015)
  • 著者名/発表者名: Daizo Hamada. Hirotaka Tsutsumi1, Marina Nawata and Chiaki Ota
  • 学会等名: The international Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 低分解能解析により明らかとなった SBD の複数の変性状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田 千晶、池口 雅道、浜田 大三、田中晶善
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2015-06-24
• [学会発表] 免疫グロブリン関連アミロイドーシスの分子病態学ー揺らぎの伝播と制御ー (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜田大三
  • 学会等名: 第17回生命分子ダイナミクスセミナー
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-02-04
  • 招待講演
• [学会発表] 塩酸グアニジン変性における Aspergillus niger 由来グルコアミラーゼのデンプン結合ドメインの二つの異なる変性状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜田大三、太田千晶、北澤桃子、三宅英雄、田中晶善
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 平衡条件下において形成される二つの天然変性蛋白質融合蛋白質のフォールディング中間状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜田大三
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 免疫グロブリン軽鎖可変ドメインのアミロイド形成における構造揺らぎの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜田大三、小林祐大、堤浩祟、縄田万里奈
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜／横浜産貿ホール
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27