Calorimetric evaluation of the irreversible nucleation process from the reversible oligomers of denatured proteins and its application

变性蛋白质可逆低聚物不可逆成核过程的量热评估及其应用

• 批准号: 21K05288
• 负责人: 城所 俊一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05288/
• 关键词: 示差走査熱量測定; 反応エンタルピー; アミロイド線維; 会合核依存的伸長モデル; 平衡定数; 速度定数; グローバル解析; アミロイド繊維

項目(1)では、昨年度に引き続きPDZ3の野生型と、RO状態を不安定化したアミノ酸置換体F340Aとを用いて、DSCにより、降温走査とそれに続く昇温走査のみかけの熱容量の差から、ROから会合核形成への不可逆的反応に伴う熱の測定について、DSCによる詳細な検討を行うとともに、低温ショック蛋白質の変性状態に大きな影響を与えるジスルフィド結合の導入とタンデム化変異体の作成を行った。詳細なDSC測定により、DSC測定中に生じる不可逆的な反応によって、溶液中の平衡反応に関係する蛋白質濃度が減少することにより、みかけの速度論的効果が生じていることが強く示唆された。これは、当初計画していた、DSCによる降温走査とそれに連続する昇温走査を差し引くことによって平衡反応の熱の寄与を打消すことは困難なことを示唆している。このため、平衡反応（可逆反応）と不可逆的反応の両方を明示的に取り入れた新しい解析モデルを開発し、複数の走査速度や蛋白質濃度のデータを用いたグローバル解析が必要なことが明らかになった。令和5年度はこの解析法の実現をめざすこととする。項目(2)では、低温ショック蛋白質で、変性状態の構造に大きな変化を与えるアミノ酸置換体として、既に作成した2本の分子内ジスルフィド結合を導入することで高安定化に成功した変異体に更に3本目のジスルフィド結合を導入し、変性状態での疎水相互作用を強めることを試みたが、RO形成は観測されなかった。また、2本のジスルフィド結合を導入した2分子を短いペプチドで結合させたタンデム化変異体を作成し、エントロピー的にRO形成の促進を試みた。この変異体は溶解度が低下したため、RO形成促進の証拠はまだ得られていないが、タンデム化によって一本鎖DNAへの結合性が100倍以上上昇したことを示す実験データを得ることに成功した。

Items (1) で は, yesterday's annual に き 続 き PDZ3 の wild-type と, RO state を unrest し た ア ミ ノ acid replacement body F340A と を with い て, DSC に よ り, cool walkthrough と そ れ に 続 く warming walkthrough の み か け の poor heat capacity の か ら, RO か ら rendezvous nucleation へ の irreversible anti 応 に with う hot の determination に つ い て, DS Beg を line C に よ る detailed な 検 う と と も に, low temperature シ ョ ッ ク protein の state に - sex き な influence を and え る ジ ス ル フ ィ ド combining の import と タ ン デ ム change - variant の made line を っ た. Detailed な DSC measurement に よ り, DSC measurement に in じ る irreversible な anti 応 に よ っ て, solution の balance 応 に masato is す る protein concentration が reduce す る こ と に よ り, み か け の speed theory services born fruit が じ て い る こ と が く and shown strong sucking さ れ た. こ れ は, original plan し て い た, DSC に よ る cooling walkthrough と そ れ に even 続 す る warming walkthrough を poor し lead く こ と に よ っ て balance against 応 の thermal の send and を reassure す こ と は difficult な こ と を in stopping し て い る. こ の た め, balance the 応 (negative 応) と irreversible anti 応 の struck を express に get り into れ た new し い parsing モ デ ル を open 発 し, plural の walkthrough speed や protein concentration の デ ー タ を with い た グ ロ ー バ ル parsing が necessary な こ と が Ming ら か に な っ た. In the 5th year of the Reiwa era, the <s:1> <s:1> <s:1> analysis method <e:1> was actually implemented at をめざす ととする ととする ととする. Project (2) で は, low temperature シ ョ ッ ク protein で, state の tectonic に - sex き な variations change with え を る ア ミ ノ acid replacement body と し て, both に し た 2 this の intramolecular ジ ス ル フ ィ ド combining を import す る こ と で high stabilization に successful し た - variant に に 3 this item more の ジ ス ル フ ィ ド combining を import し, - state で の 疎 を water interactions Strong める とを とを test みたが, RO form 観 観 test されな った った. ま た, 2 this の ジ ス ル フ ィ ド combining を import し た 2 short molecular を い ペ プ チ ド で combining さ せ た タ ン デ ム - foreign を し consummate, エ ン ト ロ ピ ー に RO form の promote を try み た. こ の - variant は low solubility が し た た め, RO form promote の 拠 は ま だ have ら れ て い な い が, タ ン デ ム change に よ っ て a lock DNA へ の associativity が rising more than 100 times し た こ と を shown す be 験 デ ー タ を must る こ と に successful し た.

项目成果

DSC Analysis of Reversible Oligomers of Denatured Protein Molecules

变性蛋白质分子可逆寡聚物的 DSC 分析

• DOI: 10.2142/biophys.61.370
• 发表时间: 2021
• 期刊: Seibutsu Butsuri
• 作者: 角菜々子;渡邉和則;阿部由佳;北松瑞生;大槻高史;KIDOKORO Shun-ichi
• 通讯作者: KIDOKORO Shun-ichi

Blocking PSD95‐PDZ3's amyloidogenesis through point mutations that inhibit high‐temperature reversible oligomerization (RO)

通过抑制高温可逆寡聚化 (RO) 的点突变来阻断 PSD95-PDZ3 的淀粉样蛋白生成

• DOI: 10.1111/febs.16339
• 发表时间: 2022
• 期刊: The FEBS Journal
• 作者: Saotome Tomonori;Onchaiya Sawaros;Brindha Subbaian;Mezaki Taichi;Unzai Satoru;Noguchi Keiichi;Martinez Jose C.;Kidokoro Shun‐ichi;Kuroda Yutaka
• 通讯作者: Kuroda Yutaka

PSD95-PDZ3の高温での可逆的なオリゴマー（RO） の一残基置換による阻害を利用したアミロイド線維形成 の抑制

高温下使用 PSD95-PDZ3 可逆寡聚物 (RO) 的单残基取代抑制抑制淀粉样原纤维形成

• 发表时间: 2021
• 作者: 早乙女 友規;Onchaiya Sawaros;城所 俊一;黒田 裕
• 通讯作者: 黒田 裕