原子分解能かつナノ秒時間分解能でのプリオン・フォールディング反応の観測

以原子分辨率和纳秒时间分辨率观察朊病毒折叠反应

• 批准号: 18031015
• 负责人: 桑田 一夫
• 金额: $ 7.23万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18031015/
• 关键词: プリオン; フォールディング; 温度ジャンプ; ナノ秒分光; 赤外吸収; 部分ペプチド; アミロイド; オリゴマー; βシート; 細菌毒性; 構造変換; 疎水性クラスター

蛋白質構造形成の初期過程の観測において,これまで一般的に用いられて来た高速混合法の不感時間は100マイクロ秒からミリ秒のオーダーであり,蛋白質の構造形成過程を観測するには不十分な場合が多かった。マウスプリオンのフォールディング反応においては,ヘリックスB,Cの形成反応は約50μsの時定数であるが,ヘリックスAの形成反応はさらに速く,時定数を求める試みには成功していない。我々は,本研究プロジェクトにおいて,蛋白質の速いフォールディング反応を追跡するため,ナノ秒分解能(不感時間:300ナノ秒)をもつレーザー温度ジャンプシステムを開発した。本システムでは,YAGレーザーにより発振された波長1064nmのパルスレーザー光が,水素ガスを封入されたラマンシフターを通り1907nmに変換される。このレーザー光はサンプル水溶液に吸収され,サンプルの温度を10ナノ秒で15~30℃上昇させる。本プロジェクトでは,蛍光,及び赤外吸収で観測するシステムを構築した。赤外ランプから出た赤外光を,バンドパスフィルターで選択して(1600cm^<-1>,1664cm^<-1>)プローブ光とし,ナノ秒の時間分解が可能なMCT検出器で観測した。このシステムにより温度ジャンプに伴う蛋白質の二次構造応答をナノ秒時間分解でモニターすることが可能となった。我々は,全長プリオンタンパク質(F175W)を作成し,それが低温で不安定化する現象を解析した。さらに,本システムを用い,この状態からの全長プリオンタンパク質(20μM)の温度ジャンプ・レスポンスを観測し,1600cm^<-1>において,約20μs程度の時定数をもつ新たな相を発見した。この相はいままで観測されたことのない特徴的な挙動を示しており,プリオンの立体構造形成に関する新たな知見である,と考えられる(論文作成中)。以上の研究によ,り,1分子ナノ秒時間分解フォトンカウンティング観測装置,及びNMRによる原子分解能温度ジャンプ観測装置の開発にも見通しが立った。

The detection of the initial process of protein structure formation is usually carried out in the middle of the high speed mixing method, and the non-sensing time is 100 seconds. The detection of protein structure formation is often carried out in the middle of the high speed mixing method. For example, if the number of times the reaction occurs is about 50μs, the number of times the reaction occurs is about 50μs. In this study, we found that the protein activity was rapidly increasing, and the protein activity was rapidly increasing (insensitive time:300 seconds). The wavelength of the YAG laser is 1064nm, and the wavelength of the YAG laser is 1907nm. The temperature of the solution rises from 15 ℃ to 30℃ in 10 seconds. This article is about the construction of a system for measuring light, infrared and infrared absorption. Red light, <-1><-1>red light. The secondary structure of protein can be decomposed in seconds. We are trying to analyze the phenomenon of instability at low temperatures by creating a full-length thermal barrier (F175W). In addition, the temperature range of this system is about 1600 <-1>cm, and the temperature range of this system is about 20μs. This paper is about the new knowledge about the formation of three-dimensional structure. In the above research, the development of a molecular decomposition temperature measurement device and an NMR atomic decomposition temperature measurement device was established.

项目成果

Modeling of a propagation mechanism of infectious prion protein; a hexamer as the minimum infectious unit

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.07.103
• 发表时间: 2007-09-28
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Nakamura, Hironorl K.;Takano, Mitsunori;Kuwata, Kazuo
• 通讯作者: Kuwata, Kazuo

プリオンのダイナミクスに基づく抗プリオン薬のデザイン

基于朊病毒动力学的抗朊病毒药物设计

• 发表时间: 2007
• 作者: 桑田一夫;鎌足雄司;松本友治;中村寛則;早野陽介
• 通讯作者: 早野陽介

アミロイドーシス発症の分子機構解明を目指して : 現状と展望、夢

旨在阐明淀粉样变性发病的分子机制：现状、前景和梦想

• 发表时间: 2007
• 期刊: 細胞工学 26
• 作者: 後藤祐児;桑田一夫;関島良樹;田中元雅;内木宏延;永井義隆;松崎勝巳;樋口京一
• 通讯作者: 樋口京一

Species specific differences in the intermediate states of human and hamster prion protein detected by high pressure NMR spectroscopy.

通过高压核磁共振波谱检测人类和仓鼠朊病毒蛋白中间态的物种特异性差异。

• 发表时间: 2007
• 期刊: J.Biol.Chem. 282
• 作者: Werner Kremer;Norman Kachel;Kazuo Kuwata;Kazuyuki Akasaka;Hans Robert Kalbitzer
• 通讯作者: Hans Robert Kalbitzer

Effect of Hunter disease (mucopoly saccharidosis type II) mutations on molecular phenotypes of iduronate-2-sulfatase

亨特病（II 型粘多糖贮积症）突变对艾杜糖醛酸-2-硫酸酯酶分子表型的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J Inherit Metab Dis 29
• 作者: K.Sukegawa-Hayasaka;Z.Kato;H.Nakamura;S.Tomatsu;T.Fukao;K.Kuwata;T.Orii;N.Kondo
• 通讯作者: N.Kondo