生体アパタイトの結晶成長と基質タンパクによる石灰化の制御機構に関する研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07457434
• 研究機関: 日本歯科大学
• 研究代表者: 青葉 孝昭 日本歯科大学, 歯学部, 教授 (30028807)
• 研究分担者: 青木 春美 日本歯科大学, 歯学部, 助教授 (50150925) ; 柳下 寿郎 日本歯科大学, 歯学部, 助手 (50256989)
• キーワード: エナメル質 / 石灰化 / 細胞外基質蛋白 / アメロジェニン / 蛋白構造 / 蛋白分子会合 / 結晶成長 / 生体アパタイト

研究概要

昨年度に引き続き、これまでの研究成果を発展させ、プロトン核磁気共鳴法(NMR)、フーリエ変換赤外呼吸法(FTIR)、円偏光二色性(CD)、小角X線散乱法(SAXS)、原子間力顕微鏡(AFM)を併用して、溶液内でのアメロジェニン蛋白の二次構造、サイズと形状に関する情報を収集した。これらの検索のなかで、エナメル質形成における細胞外基質蛋白、とりわけアメロジェニン蛋白の役割に関して、以下のことが明らかとなった。(1)アメロジェニンを主とする基質蛋白は結晶表面への吸着反応を介して、結晶の核形成とその後の成長を制御している。(2)このアメロジェニンの機能は蛋白構造に依存しており、in situでの酵素分解を受けることにより制御因子としての働きが減弱する。(3)さらに、アメロジェニンの構造と機能との関わりについて、芳香環を多く含むアメロジェニンのN末端ドメインは蛋白分子の会合体形成に強い誘導効果をもち、他方、荷電をもつアミノ酸残基が集中している親水性のC末端ドメインはアメロジェニンとエナメル質結晶との吸着反応に必須の存在である。今後の研究において、これらの情報に基づき、アメロジェニンの分子構造モデルの構築と、エナメル質石灰化の制御にとって重要な会合体形成に導く分子表面の性状の理解と、結晶表面への吸着過程の理解を深めることを計画している。

研究成果

• [文献書誌] Matsushima N: "Plaucible three-dimensional structure of 20 kDa fragment of pocine amel ogenin as revealed by combining small-angle X-ray scattering with computer-aided molecular modeling : Does amelegenin adapt an elongated bundle structure in selution?" Biopolymer. (submitted). (1997)
• [文献書誌] Aoba T: "The Effect of Fluoride on Apatite Structure and Growth" Crit Rev of Oral Biology and Medicine. 8・2(in press). (1997)
• [文献書誌] 青葉孝昭: "エナメル質をつくる蛋白質:遺伝子,構造,物性,機能" 歯学. 86・4. 543-550 (1997)
• [文献書誌] Sato K: "Disturbed Enamel Mineralization in Rat Incisor Model" Advance of Dental Research. 10・2. 216-224 (1996)
• [文献書誌] Aoba T: "Recent abservations on enamel crystal formation during mammalian amelogenesis" Anat Rec. 245. 208-218 (1996)
• [文献書誌] 佐藤かおり: "常生歯であるラット切歯の歯質形成と萌出の制御機構に関する研究:微小管阻害薬コルセミドによる影響" 歯学. 84・2. 210-226 (1996)
• [文献書誌] 柳下寿郎: "落射型蛍光顕微鏡と共焦点レーザー顕微鏡を用いたヒト萌出歯および形成期ラット切歯におけるテトラサイクリン標識に関する研究" 歯学. 84・1. 20-29 (1996)