アミロイド線維形成における過飽和の果たす役割

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24370067
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 後藤 祐児 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (40153770)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 蛋白質 / フォールディング / アミロイド線維 / 凝集 / 超音波 / β２ミクログロブリン / アミロイドβペプチド / αシヌクレイン

研究実績の概要

代表者は、「蛋白質異常凝集の統一原理」を提唱した。すなわち、アミロイド線維形成は、短いペプチドや変性した蛋白質が、溶解性を超えることによって析出する場合の、基本構造である。しかしながら、ペプチド溶液はしばしば過飽和となるためアミロイド形成は容易には起きない。このような統一原理によって、アミロイド線維だけでなく、三次元結晶から不定形凝集まで、蛋白質の構造転移を包括して理解することが、本研究の目的である。平成26年度は最終年度であり、これまでの熱測定や超音波を用いた研究を継続して行うと共に、アモルファス凝集とアミロイド線維の競争的形成についての研究を進めた。
１．アミロイド至適温度：卵白リゾチームの温度に依存したアミロイド線維形成を、温度を変化させて調べると、アミロイド線維の形成量に至適温度が見られた。また、昇温速度が遅い方がアミロイド線維の形成量は多かった。このような温度依存性は、アミロイド線維と不定形凝集の競争が起きているためと考えられた。
２．アミロイドβをはじめとする多くのアミロイド性ペプチドは、大きな蛋白質から切り出された比較的小さなペプチドであることが多い。他方、卵白アルブミンのように大きな蛋白質はアミロイド線維を形成しない。その理由は単に大きな蛋白質はもつれてガラス状態を形成してしまうためと考えられる。卵白アルブミンを用いて、これを検証した。トリプシン分解した卵白アルブミンの混合液を超音波照射下においたところ、40℃付近で極めて効率的にアミロイド線維が形成された。隠されていたアミロイド原性が断片化によって露呈したことを示す。また、高温で急激にアミロイド性は減少したが、これはアモルファス凝集が競争的に進んだためと考えられる。
３．以上の実験より、アミロイド線維と不定形凝集の競争にもとづく、蛋白質の一般的な凝集機構を提唱した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Small Liposomes Accelerate the Fibrillation of Amyloid β (1-40). (2015)
  • 著者名/発表者名: Terakawa, M.S., Yagi, H., Adachi, M., Lee, Y.H. and Goto, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 ページ: 815-826
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.592527
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solubility and supersaturation-dependent protein misfolding revealed by ultrasonication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Lin, Y., Lee, Y.-H., Yoshimura, Y., Yagi, Y. and Goto, Y.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 ページ: 1845-1854
  • DOI: 10.1021/la403100h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heat of supersaturation-limited amyloid burst directly monitored by isothermal titration calorimetry. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikenoue, T., Lee, Y.-H., Kardos, J., Yagi, H., Ikegami, T., Naiki, H. and Goto, Y.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111 ページ: 6654-6659
  • DOI: 10.1073/pnas.1322602111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Supersaturation-limited amyloid fibrillation of insulin revealed by ultrasonication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Muta, H., Lee, Y.-H., Kardos, J., Lin, Y., Yagi, H., and Goto, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 ページ: 18228-18238
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.566950
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elongation of amyloid fibrils through lateral binding of monomers revealed by total internal reflection fluorescence microscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi, H., Abe, Y., Takayanagi, N. and Goto, Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1844 ページ: 1881-1888
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2014.06.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cold denaturation of alpha-synuclein amyloid fibrils. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikenoue, T. , Lee, Y.-H. , Kardos, J., Sakai, M., Yagi, H., Kawata, Y. and Goto, Y.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 53 ページ: 7799-7804
  • DOI: 10.1002/anie.201403815
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-throughput analysis of the ultrasonication-forced amyloid fibrillation reveals the mechanism underlying the large fluctuation in the lag time. (2014)
  • 著者名/発表者名: Umemoto, A., Yagi, H., So, M., and Goto, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 ページ: 27290-27299
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.569814
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 超音波による蛋白質のアミロイド形成・結晶化の促進 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宗正智、八木寿梓、後藤祐児
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 6 ページ: 297-302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The role of supersaturation in amyloid fibrillation of proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Goto
  • 学会等名: Chemistry Mini-Symposium, New York University Abu Dhabi
  • 発表場所: Abu Dhabi, UAE
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] Supersaturation-limited protein misfolding revealed by ultrasonication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Goto
  • 学会等名: 15th International Union of Biochemistry and Molecular Biology
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] 蛋白質のアミロイド線維形成における過飽和の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤祐児、
  • 学会等名: アミロイドーシス研究会
  • 発表場所: KKR東京
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] Supersaturation-limited protein misfolding revealed by ultrasonication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Goto
  • 学会等名: 2014 International Biophysics Congress,
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] Supersaturation-sealed protein misfolding revealed by ultrasonication. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuji Goto
  • 学会等名: Joint Congress of ACTS-2014 and CGOM11
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] 蛋白質のフォールディングとミスフォールディング (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤祐児
  • 学会等名: 第19回産学高分子研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-02
  • 招待講演
• [備考] 大阪大学蛋白質研究所、蛋白質構造形成研究室
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/physical/yoeki.html