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天然変性タンパク質αシヌクレインの構造生物学研究と機能解明

公募研究

研究領域天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現
研究課題/領域番号 24113716
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 生物系
研究機関鳥取大学

研究代表者

河田 康志  鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40177697)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2013年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード天然変性蛋白質 / αシヌクレイン / 構造特性 / 構造機能相関 / 細胞毒性評価 / 凝集抑制 / GroES / Sup35 / アミロイド線維 / メカニズム / 細胞毒性 / 変異体解析
研究概要

神経変性病の一つにパーキンソン病があるが,この病気の発症には天然変性タンパク質であるαシヌクレインのアミロイド線維形成が密接に関係している。αシヌクレインタンパク質を用いたアミロイド線維形成機構について,蛋白質工学的手法を駆使して研究を行うとともに,天然変性タンパク質のモデルタンパク質としてコシャペロニンGroESの変性常態下からのアミロイド線維形成中における細胞毒性評価やその制御の研究を行った。
αシヌクレインのアミロイド線維は低温下で解離消失することがCDやチオフラビン測定によって明らかになった。αシヌクレインのアミロイド核を形成する領域周辺には,酸性アミノ酸と塩基性アミノ酸が高い頻度で局在しており,これらの負電荷と正電荷のバランスによってアミロイド線維形成とその安定性が支配されていることが示唆された。また,αシヌクレインが作るアミロイド線維構造の特徴を明らかにするために,高エネルギーX線回折法によって一分子レベルの構造測定研究を試みたところ,液体窒素低温下での調整サンプルによる反射データから周期性を持った繊維状の構造イメージが初めて明らかになった。
一方,GroESを用いた天然変性タンパク質のモデル研究では,塩酸グアニジン変性状態から典型的なアミロイド線維が形成され,その形成途中の中間体分子種に高い細胞毒性があることが分かった。また,ポリフェノールの一種であるアントシアニンによって,このアミロイド線維形成がほぼ完全に抑制されるとともに,すでに形成されたアミロイド線維も可溶化されることが明らかになった。これらの研究結果は天然変性タンパク質の溶液中での構造変化がもたらす最終的な凝集体構造の特徴とその途中に示す生化学的に重要な物性について重要な知見を与えるものである。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Bilberry anthocyanins neutralize the cytotoxicity of co-chaperonin GroES fibrillation intermediates2013

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Iwasa, Hiroshi Kameda, Naoya Fukui, Sakiho Yoshida, Kunihiro Hongo, Tomohiro Mizobata, Saori Kobayashi, and Yasushi Kawata
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 52 号: 51 ページ: 9202-9211

    • DOI

      10.1021/bi401135j

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of Sup35 amyloid fibril formation by group II chaperonin from Thermoplasma acidophilum2012

    • 著者名/発表者名
      Noi, K. et al.
    • 雑誌名

      American Journal of Molecular Biology

      巻: 2 号: 03 ページ: 265-275

    • DOI

      10.4236/ajmb.2012.23028

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of C-terminal negative charges and tyrosine residues in fibril formation of alpha-synuclein2012

    • 著者名/発表者名
      Izawa, Y. et al.
    • 雑誌名

      Brain and Behavior

      巻: 2 号: 5 ページ: 595-605

    • DOI

      10.1002/brb3.86

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Structure and function of flexible protein: Chaperonin GroEL/ES and intrinsically disordered protein alpha-synuclein2013

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Kawata
    • 学会等名
      The 18th Biophysics Conference
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] αシヌクレインが形成するアミロイド線維の温度に対する構造安定性の分子機構2013

    • 著者名/発表者名
      池之上達哉,李映昊,Jozsef Kardos,櫻井一正,八木寿梓,河田康志,後藤祐児
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取市,とりぎん文化会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病原因蛋白質α-synucleinアミロイド線維のアントシアニンによる分解機構2013

    • 著者名/発表者名
      平川和哉,岩佐尚徳,本郷邦広,溝端知宏,小林沙織,河田康志
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取市,とりぎん文化会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] αシヌクレイン蛋白質のPhe 94の線維形成における役割2013

    • 著者名/発表者名
      齋木美裕,伊藤有未, 本郷邦広, 溝端知宏, 河田康志
    • 学会等名
      第13回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取市,とりぎん文化会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質凝集形成抑制と神経変性病発症に対するアントシアニンの効果2013

    • 著者名/発表者名
      河田康志
    • 学会等名
      第7回眼抗加齢医学研究会
    • 発表場所
      東京,品川グランドセントラルタワー
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アントシアニンによる神経変性病原因タンパク質のアミロイド線維形成抑制に関するin vitroとin vivo研究2012

    • 著者名/発表者名
      河田康志,鎌田光博,山川(吉田)三穂,渡辺保裕,本郷邦広,溝端知宏,小林沙織
    • 学会等名
      第2回日本認知症予防学会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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