| 研究領域 | 分子夾雑の生命化学 |
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| 研究課題/領域番号 |
17H06352
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
後藤 祐児 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (40153770)
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| 研究分担者 |
茶谷 絵理 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (00432493) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| キーワード | 蛋白質 / 生体分子 / 老化 / 蛋白質凝集 / アミロイド線維 / 過飽和 / 溶解度 / 相転移 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度に引き続き、以下の３つの研究を並行して行うと共に、領域内のメンバーと連携して研究を進めた。
(1)試験管内夾雑モデル系の構築と凝集分子機構：αシヌクレインの等電点pH、低イオン強度条件下でアミロイド線維について、蛍光分光法、NMRを用いた解析を進めた。その結果、等電点pHを含むさまざまな条件において、蛋白質の溶解度が低下することによりアミロイド線維ができることの一般性を示した。さらに生体膜表面でpHが低下することによってアミロイド線維形成が促進することを示唆した。本結果は、論文発表した。
(2)アンフィンゼンのドグマとアミロイド線維形成の関係：これまで、β２ミクログロブリンを中心として、塩濃度や温度の効果を研究してきた。その結果、従来可逆的に進行すると思われていた熱変性（アンフィンゼンのドグマ）も、撹拌などのアジテーションによって過飽和を解消することによって不可逆となり、アミロイド線維の形成に至ることを明らかにした。さらにアンフィンゼン型の可逆的な変性とアミロイド線維形成を定式化して結合することができた。本結果は論文発表した。
(3)β２ミクログロブリンの原子構造の解明：蛋白質研究所の固体NMRの研究グループと、固体NMRを用いて、β2ミクログロブリンのアミロイド線維に構造解析を行ってきた。クライオ電顕の研究グループとも共同研究することにより、原子レベルの構造解析を進めた。
(4)アミロイド形成促進因子：アミロイド形成を促進する化合物（例えばポリリン酸）に注目した研究を進めた。透析患者や一般検体の血清を用いて、アミロイド線維形成を加速するHANABI装置によるβ2ミクログロブリンのアミロイド線維形成反応を調べたところ、透析患者においては明らかな促進することを見出した。これを促進する生体環境を解析した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
・予定していた研究を進める中で、アンフィンゼンのドグマとアミロイド線維形成の関係を明らかにすることができたことは重要である。アンフィンゼンは蛋白質の立体構造がアミノ酸一次配列によって決まる熱力学的な最安定状態であることを提案し、今日の蛋白質科学の重要な概念となっている。本研究は、アンフィンゼンのドグマは過飽和という自由エネルギー障壁の中で成り立つものであり、さらにアミロイド線維形成との関係を定式化した。以上、細胞夾雑系において、過飽和の重要性や、過飽和が解消した時にアミロイド形成が起きることを示す。
・また、実際の透析患者や非透析患者の血清を用いて、β２ミクログロブリンのアミロイド線維形成に対する効果を調べた。その結果、透析患者の血清はアミロイドを形成し易いことが明らかとなった。これを追求することにより、生体内でのアミロイド凝集の促進因子の実態に迫ることが期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画の通り、夾雑系における蛋白質凝集を、「溶解度」、「過飽和」、「結晶性およびガラス性状態の区別」などによって、原理的かつ包括的に理解すると共にその制御を目指す。特に領域の他の研究代表者との共同研究を実施し、新たな研究の進展、分野の開拓を目指す。具体的には以下の4つの研究課題を推進する。
1.試験管内夾雑モデル系の構築と凝集分子機構、アミロイド促進因子
2.アミロイド線維形成の温度依存性と生体における温度の役割
3.β２ミクログロブリンの原子構造の解明
以上によってアンフィンゼンのドグマにもとづく蛋白質の可逆的なフォールディングと、アミロイド線維形成との関係を、さまざまな蛋白質を用いてより一般的に示す。過飽和蛋白質科学、ひいては過飽和生命科学の開拓を目指す。
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