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蛋白質毒性凝集体の特性を決定する構造揺らぎ

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 23107721
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関神戸大学

研究代表者

浜田 大三  神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 特命助教 (60372132)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードアミロイド線維 / フォールディング / ミスフォールディング / NMR / キメラ変異体 / タンパク質 / アミロイド / ダイナミクス / 自己組織化 / ストップトフロー / 分子認識
研究実績の概要

本研究では、様々な疾患に関連する蛋白質毒性凝集体の形成機構と機能を分子科学的に明らかにするために、潜在的に配列多様性を持つ抗体軽鎖可変領域(VL)の作る、様々な形状の毒性凝集体の形成反応に関わる構造状態間揺らぎ(転移)及び、構造状態内の揺らぎの役割を熱力学的に解明し、揺らぎがもたらす凝集形態の制御機構を理解することを目指した。

まず、VLの状態間揺らぎとアミロイド線維凝集能に関して、天然状態の熱力学的安定性、並びにフォールディング速度/中間状態の安定性の観点から調べた。アミロイド線維凝集を患者内で形成するBRE VLとアミロイド線維凝集を形成しないREI VL、及び、両者のキメラ変異体、部位特異的変異体を用いた解析により、βEストランド周辺の残基が、天然状態/中間状態の熱力学的安定性に、重要な役割を果たすことが示唆された。興味深いことに、天然状態の熱力学的安定性が低下することで、凝集速度が促進されることを定量的に示すことに成功した。

次に、VLの天然状態内での構造揺らぎに焦点を絞り、NMRによる揺らぎの観測を行った。通常、二量体をVLは形成するが、そのままでは、遅い化学交換のため、シグナル同定が実施できないため、この実験では、一残基変異を入れることにより得られた単量体型REI VLをベースとした解析を行った。単量体型REI VLにて、NMRシグナルの同定を実施することができたため、さらに重水素交換実験を通じた解析を行い、野生型REI VLでは、βEストランド周辺は、揺らぎの少ない領域に位置することが明らかになった。すなわち、同領域への変異導入が天然状態の構造揺らぎを増長させ、天然構造が不安定化することでアミロイド線維形成速度が速くなったことが示唆される。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Binding of islet amyloid polypeptide to supported lipid bilayers and amyloid aggregation at the membranes2012

    • 著者名/発表者名
      Sasahara K, Morigaki K, Okazaki T, Hamada D.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 51 号: 35 ページ: 6908-6919

    • DOI

      10.1021/bi300542g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ca^<2+> on microtubule severing enzyme katanin p60 ; insight into the substrate dependent activation mechanism2012

    • 著者名/発表者名
      N.Iwaya, et al
    • 雑誌名

      FEBS J.

      巻: 279 号: 7 ページ: 1339-1352

    • DOI

      10.1111/j.1742-4658.2012.08528.x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Conformational fluctuations affect the amyloidogenic propensity of immunoglobulin light chain variable domain: from thermodynamic stabilities of chimeric mutants2012

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Hirotaka Tsutsumi, Daizo Hamada
    • 学会等名
      新学術領域「揺らぎと生体機能」第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Conformational fluctuations affect the amyloidogenic propensity of immunoglobulin light chain variable domain: from kinetic folding/unfolding stabilities of chimeric mutants2012

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Tsutsumi, Yuta Kobayashi, Daizo Hamada
    • 学会等名
      新学術領域「揺らぎと生体機能」第6回公開シンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] STABILITY OF FOLDING INTERMEDIATE AFFECTS THE AMYLOIDOGENIC PROPENSITY OF IMMUNOGLOBULIN LIGHT CHAIN VARIABLE DOMAIN2012

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Yuki Tashiro, Kyohei Ikeda, Tetsuyuki Abe, Daizo Hamada
    • 学会等名
      第50回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 蛋白質アミロイド凝集における構造揺らぎの役割2012

    • 著者名/発表者名
      小林祐大、堤浩祟、浜田大三
    • 学会等名
      新学術領域「揺らぎと生体機能」「水和とATP」  合同公開シンポジウム 「ゆらぎと水-生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
    • 発表場所
      大阪ガーデンパレス
    • 年月日
      2012-09-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 免疫グロブリン軽鎖の構造揺らぎとアミロイド形成2012

    • 著者名/発表者名
      小林祐大、田代裕己、池田京平、阿部哲之、浜田大三
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微小管切断酵素p60-katanin に対するCa2+ の効果2012

    • 著者名/発表者名
      岩谷奈央子、合田名都子、天野剛志、 藤原芳江、浜田大三、伊倉貞吉、 白川昌宏、廣明秀一
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 内分泌撹乱物質によるプロテインジスルフィドイソメラーゼの構造変化2012

    • 著者名/発表者名
      奥村 正樹 、橋本翔子、縄田万理奈、 油谷克英、引間孝明、浜田大三、 日高雄二、伊藤廉、志波公平、今岡進、 山口宏
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] アミロイド前駆体タンパク質の可溶性細胞外領域sAPPαのpH 依存的構造変化2012

    • 著者名/発表者名
      金村進吾、奥村正樹、油谷 克英、 浜田大三、引間孝明、伊藤廉、 前川拓摩、熊坂崇、新延道夫、 山口宏、日高雄二
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of structural properties of higher order aggregtes by conformational fluctuations within a protein molecule2012

    • 著者名/発表者名
      浜田大三
    • 学会等名
      蛋白研セミナー「蛋白質と過飽和」
    • 発表場所
      大阪大学蛋白質研究所
    • 年月日
      2012-06-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformational properties of intrinsically less-ordered EspB effector from Engerohaemorrhagic Escherichia coli2012

    • 著者名/発表者名
      Daizo Hamada, Yoshihisa Hagiahra, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on "Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      Todaiji Culture Center
    • 年月日
      2012-01-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Relationships between conformational fluctuations and aggregation propensities of immunoglobulin light chain variable domains revealed from the analysis of single point or chimeric mutations2012

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Yuki Tashiro, Tetuyuki Abe, Kyohei Ikeda, Daizo Hamada
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on "Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      Todaiji Culture Center
    • 年月日
      2012-01-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高次蛋白質複合体形成における分子内構造揺らぎの役割2011

    • 著者名/発表者名
      濱田大三
    • 学会等名
      難治性疾患・統合創薬プロジェクト第8回セミナー
    • 発表場所
      立命館大学草津キャンパス(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 分子内ダイナミクスがもたらす、高次分子間相互作用の制御2011

    • 著者名/発表者名
      濱田大三
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 細胞間接着装置の制御に関わるLNX1の構造・機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      秋吉由佳里、合田名都子、成田宏隆、鈴木守、天野剛志、濱田大三、藤原芳江、中川敦史、古瀬幹夫、廣明秀一
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2011-06-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Aβ凝集による脂質膜の流動性及び表面形態の変化2011

    • 著者名/発表者名
      笹原健二、森垣憲一、濱田大三
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2011-06-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 単量体型免疫グロブリン軽鎖可変ドメインのデザイン2011

    • 著者名/発表者名
      濱田大三
    • 学会等名
      第11回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2011-06-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] Current microscopy contribution to advances in science and technology2012

    • 著者名/発表者名
      Cao, Y., Hamada, D., Kong, Y., Cao, P., Guo, J. and Chen, J.
    • 出版者
      Probing dynamic fibril-formation by an integrated microscopic approach
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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