Home国立大学法人 広島大学 放射光科学研究センター
助教 松尾 光一(まつお こういち)
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平成２６年３月１０日
放射光を用いた新技术でアミロイド线维の微细溶液构造を初めて解明
－アルツハイマー病などの疾患原因蛋白质の构造?机能研究への応用に期待－
ポイント
- アルツハイマー病などの疾患原因物质であるアミロイド线维＊1の放射光＊2円二色性＊3観测とその理论解析に世界で初めて成功
- アミロイド线维の形态?毒性に重要な分子间微细构造を生理的条件下で初めて解明
- これまで未解明であった疾患原因蛋白质の溶液构造とその机能研究に强力な新手法を构筑
概要
国立大学法人広島大学放射光科学研究センター（以下「HiSOR」という）松尾光一助教、同大学月向邦彦名誉教授、東北大学大学院薬学研究科平松弘嗣助教、アメリカコロラド州立大学生化学?分子生物学部Robert W. Woody教授のグループを中心とする国際共同研究チームは、HiSORの放射光円二色性装置を用いて、アルツハイマー病＊4や透析アミロイド症＊5等の原因物質であるアミロイド線維の微細構造を、結晶化させることなく、生理的条件下で解明することに世界で初めて成功しました。
アミロイド线维は蛋白质＊6あるいはペプチド＊7が积み重なった会合体＊8で、结晶?固体状态での叁次元构造は齿线结晶学等により原子レベルで研究されています。しかし、生理的环境に近い溶液中の构造については、人体に対する线维の毒性を议论する上で重要にも関わらず不明な点が多く残されています。蛋白质やペプチドの溶液构造を知る有力な方法として、円二色性分光がありますが、これまではデータベースに依存した経験的な解析法しか确立されておらず、得られる蛋白质の溶液构造に関する情报は二次构造＊9までに限定されていました。本研究では、透析アミロイド症に関わるヒト由来の蛋白质コアペプチドのアミロイド线维の円二色性を测定し、原子レベルの叁次元构造情报と分子动力学法＊10を用いて理论的に解析することで、水中でのアミロイド线维の形态?毒性を决定するアミノ酸侧锁＊11の微细溶液构造を世界で初めて明らかにすることに成功しました。
今回の成果は、20种以上あるアミロイドーシス＊12のアミロイド线维の形成机构を解明するための重要な成果であるだけでなく、アミロイド线维が引き起こす疾患の新规治疗法や诊断法の开発に贡献すると期待されます。また本手法は、スーパーコンピューター＊13による网罗的计算法を活用することで、酵素改変＊14によって生じる毒性と构造との関连性についての迅速な解析や、生命机能に极めて重要な蛋白质と蛋白质、および蛋白质とホルモン?细胞膜?糖锁?顿狈础等との结合体（蛋白质复合体）の分子间微细构造の基盘解析技术となるため、疾患原因蛋白质を中心とした蛋白质の构造?机能研究の新手法として広い応用が期待されます。この新技术は、蛋白质だけでなく、ほとんどの生体分子に适用できる画期的な手法であり、构造生物学にブレークスルーを与えるものです。
なお、本研究成果は、平成26年3月20日（木）発行のアメリカ化学会誌「Journal Physical Chemistry B」に掲載される予定で、オンライン版では平成26年２月2５日（火）より公開されております。
论文タイトル：‘Characterization of intermolecular structure of β2-microglobulin core
fragments in amyloid fibrils by vacuum-ultraviolet circular dichroism spectroscopy and circular dichroism theory’
着者：Koichi Matsuo, Hirotsugu Hiramatsu, Kunihiko Gekko, Hirofumi Namatame,
Masaki Taniguchi, Robert W. Woody
鲍搁尝：http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jp409630u
本研究成果につきまして、下记のとおり、记者説明会を开催しご説明いたします。ご多忙とは存じますが、是非ご参加いただきたく、ご案内申し上げます。
记
日時： 平成２６年３月１４日（金）１４：００～１５：００
場所： キャンパス?イノベーションセンター４階 ４０８号室
（広島大学東京オフィス 同センター４階 TEL:03-5440-9065）
出席者： 松尾 光一（国立大学法人 広島大学 放射光科学研究センター 助教）
月向 邦彦（国立大学法人 広島大学 名誉教授）
研究内容に関するお问い合わせ先
记者会見に関するお问い合わせ先
国立大学法人 広島大学 学術?社会産学連携室 広報グループ
新藤季奈（しんどう きな）
TEL：082-424-4518 FAX：082-424-6040
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（＊は半角蔼に置き换えてください）
用语解説
＊1 アミロイド線維
クロス?シートという特定の構造を持つ線維状の蛋白質である。蛋白質のβシート構造が積み重なることで形成される。幅は約10 nmで、枝分かれのない線維構造をつくっている。
＊2 放射光
光速で直进する电子の进行方向が磁石などによって変えられた际に発生する电磁波。真空紫外领域から齿线にわたる强力な光源であり、固体物理や生体分子构造解析等の物理?生物?化学?电子工业分野で広く利用されている。
＊3円二色性
円二色性は、分子に左円偏光と右円偏光の光が通过した时、各偏光で吸収の差が生じる现象をいう（図）。ほぼすべての生体分子が円二色性を示すため、円二色性法は、生体分子の构造解析に広く利用されている。
＊4アルツハイマー病
认知症の一种であり、脳内にアミロイドβと呼ばれる蛋白质が蓄积することが原因で発症する。
＊5 透析アミロイド症
人工透析により体内で増加したβ2ミクログロブリンがアミロイド线维を作り、神経や関节などに沉着して関节炎や麻痺などを起こす疾患。
＊6蛋白质
生体の主要構成成分で、20種類のL型アミノ酸がペプチド結合によって連結した一本鎖ポリペプチド。アミノ酸の並び方やその長さに依存して、形成される立体構造が異なる。図は、例として蛋白質であるミオグロビンのリボンモデルと三次元構造を描いている。
＊7ペプチド
蛋白质を消化酵素等で加水分解した时に生成される断片。
＊8 会合体
同种の分子2个以上が比较的弱い分子间力によって集合し，一つの形态を形成している状态。
＊9 二次構造
蛋白质のペプチド结合间の水素结合によって形成される比较的狭い范囲にみられる规则的构造。主に、バネに似た右巻らせん构造を示すへリックス构造と全体として平面构造をとるシート构造がある。従来の円二色性法は、蛋白质内の二次构造の含量しか分からなかったが、真空紫外领域まで测定波长を広げることにより、その位置や长さまで见积もることが可能となった。
＊10分子动力学法
コンピューター上で、物质が持つ物性値を分子に与え数値化し、计算により分子の动きを解析することである。生体分子の立体构造の予测、生体分子间相互作用の予测、进化のモデリングなどに利用されている。
＊11 アミノ酸側鎖
アミノ酸は、アミノ基とカルボキシル基の両方の官能基を持つ有机化合物であり図のような骨格を持つ。アミノ酸は20种类あり、”搁”の官能基だけが异なっている。この”搁”を侧锁と言い、疎水性?亲水性?塩基性?酸性の种类がある。
＊12 アミロイドーシス
アミロイド线维が全身の臓器の细胞外に沉着する疾患。アルツハイマー病、透析アミロイド症、甲状腺髄様癌、础尝アミロイドーシス、パーキンソン病、狂牛病、クロイツフェルトヤコブ病などがある。
＊13 スーパーコンピューター
计算処理能力が极めて高いコンピューターのことを言う。最近ではスーパーコンピューター「京」に代表されるように、その计算能力が日进月歩で进化しており、蛋白质の分子动力学といった膨大な原子を扱う计算科学に、非常に有効な手段となる。
＊14 酵素改変
蛋白质（酵素）あるいはペプチドを构成する特定のアミノ酸を遗伝子工学的に他のアミノ酸に改変したもの。この改変により、蛋白质の构造や机能に大きな影响を持つアミノ酸部位を知ることができ、新机能蛋白质やペプチドの创製が可能となる。
