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昨年度に続き、トランスグルタミナーゼ(tTGase)修飾を含む様々なタンパク質修飾が、アミロイド性凝集に及ぼす効果を、アミロイド性ペプチド分子を用いた実験とX線結晶構造に基づいた計算機シミュレーションを併用し、詳細に検討した。ターゲットには、tTGase修飾や他の修飾の関与が知られている疾患関連の分子を複数用いたが、以下では主に、アルツハイマー病関連のタウについて詳述する。
タウの一次配列の中で、凝集に重要な部分配列は既にわかっているので、対応するペプチド群を合成し、そこに含まれるグルタミン残基をtTGase修飾し、また、アルツハイマー病の発症に極めて重要なリン酸化修飾をTyrやSerに施し、ペプチドの凝集や構造の変化に及ぼす影響を解析し、それによって、疾患発症の背後にある生化学修飾の効果を解明した。
まず、タウに導入されたリン酸基は、それが保持する負電荷と、導入場所周囲の他の電荷残基との静電的相互作用を介して、導入部位特異的に凝集を促進したり抑制したりすることが、明らかになった。この静電的な効果の発現は、tGase修飾にも該当すると考えられ、tGase修飾による負電荷増加に伴い、ペプチド間の静電的相互作用が変化して凝集特性を変えることが示された。これらの結果の詳しい解釈を行うため、タウペプチド及びその化学修飾体のアミロイド構造をコンピュータ空間上に再現し、そのエネルギー計算や分子動力学計算を行い、上述の静電的機構を原子構造レベルで解明した。以上の結果は、アルツハイマー病における生化学修飾の寄与の機構を明らかにしたものであり、この結果を統括した論文を、まもなく投稿する。
タウ分子以外にも、ポリグルタミン分子やセルピン分子について、同様の合成ペプチドを用いた手法で、アミロイド性凝集に対するtTGase修飾及び他の生化学修飾の効果に示唆を与える知見を得た。
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