Dynamics in polypeptides and its regulation: Cell transport and amyloid formation

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1. アミロイド形成初期過程のNMR計測前年度までの研究で、アミロイドβ (Aβ)フラグメントにフッ素化アミノ酸を導入してペプチドの特定部位を選択的にラベルすることで、ペプチド・タンパク質の部位による会合・凝集挙動の相違をリアルタイムで解析可能であることが、19F NMRを用いて明らかとなった。この成果を活用して、令和４年度は、前年度に引き続き、Aβと同様に線維化を引き起こし、パーキンソン病の発症に関係すると言われるタンパク質・αシヌクレイン71-82フラグメントを用いて、19F NMRで繊維化の引き金となる初期凝集過程の計測および部位による凝集挙動の相違を解析した。その結果、αシヌクレイン71-82フラグメント中に4箇所存在するバリン残基のうち、線維化に関係すると予想されるバリン77残基をフッ素化アミノ酸で置換すると、 初期凝集が著しく抑えられること、C末端のバリン82残基においても、置換により凝集がやや抑えられること、一方で、N末端のバリン71残基では、置換による凝集の抑制が少ないことが明らかとなった。これらの知見は、今後、創薬への手掛かりになると期待される。2. In-cell NMRによる膜透過前年度にペプチドの細胞内輸送のリアルタイム計測を行い、アルギニン、リジンを含む塩基性ペプチドに疎水性のアミノ酸残基を導入すると、19F NMRシグナ ル強度の減少が観測され、細胞への取り込みが促進されることを見出した。しかしながら、疎水性アミノ酸の導入により細胞毒性が増大することも明らかとなった。このため、本年度は、良好な細胞膜透過性を有し、かつ、毒性の低いペプチド配列の設計をめざして検討を開始した。その結果、細胞毒性を小さくするためのアミノ酸配列を見出した。今後、さらに膜透過性の向上を目指した配列の設計を行う予定である。