コラーゲン三重螺旋構造の熱安定性とフォールディング機構の解明

阐明胶原三螺旋结构的热稳定性和折叠机制

基本信息

批准号：
08J06688
负责人：
河原一樹
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

脊椎動物中に最も多く存在する蛋白質であるコラーゲンは、結合組織の主要成分であり、三重螺旋構造及び繊維構造を形成することで組織維持に必要な強度と弾力性を獲得している。また、細胞外マトリクスとしても働き、接する細胞に対して、増殖、分化などのシグナルを与える役割も担っていることから、再生医学の分野において生体材料としての応用が期待されている。しかしながら、天然コラーゲンの繊維性による取り扱いの難しさから、これまで詳細な物性情報が得られた例は少ない。これらの問題を解決するため、我々は定まった重合度を有するモデルペプチド(Xaa-Yaa-Gly)_nを固相法により合成し、様々な物理化学的および構造生物学的測定を行うことで、従来まで解析困難であったコラーゲンの三重螺旋構造の物性解析を可能にした。本年度は、コラーゲンに特徴的に存在する4(R)-ヒドロキシプロリン(Hyp^R)の役割に着目し、モデルペプチド(Pro-Hyp^R-Gly)_<10>および(Hyp^R-Hyp^R-Gly)_<10>,そして立体化学の異なるHyp^SをX位に導入した(Hyp^S-Hyp^R-Gly)_<10>および(Hyp^S-Pro-Gly)_<15>を合成し、配列中の位置依存的または立体化学依存的なHypの影響に関する研究を行った。天然のコラーゲンでは、翻訳後修飾によりY位にのみ選択的にHyp^Rが導入される。我々のX線単結晶構造解析と熱力学測定を組み合わせた解析から、Y位にHyp^Rが存在した場合にのみ、隣接する鎖との間に立体障害を起こさず三重螺旋構造の安定性に望ましい水和が生じることが明らかになった。

胶原蛋白是脊椎动物中最丰富的蛋白质，是结缔组织的主要组成部分，通过形成三重螺旋和纤维结构，它已经达到了维持组织所必需的强度和弹性。它也充当细胞外基质，并在提供与其接触的细胞等信号中起作用，并有望在再生医学领域中用作生物材料。但是，由于由于天然胶原蛋白的纤维性能而难以处理，因此很少有迄今为止获得详细的物理特性。为了解决这些问题，我们使用固相方法合成了具有固定程度的聚合度的模型肽（XAA-YAA-GLY）_n，并进行了各种物理化学和结构生物学测量，从而可以分析以前难以分析胶原蛋白三重螺旋结构的物理特性。今年，我们重点介绍了胶原蛋白中特征的4（r） - 羟基普罗林（hyp^r），并合成模型肽（Pro-hyp^r-gly）_ <10>和（hyp^r-hyp^r-gly）_ <10> _ <10> _ <10>和（hyp^s^s，在x-stereochemistion and x-hyoCheChemistion and x-hypy^s hyp^s-s-hyp < （催眠s-pro-gly）_ <15>，研究了效率的位置依赖性或立体化学在天然胶原蛋白中的效果，仅在y位置出现y^r的X射线结构分析和热力学测量，而在y位置进行了Y^。三螺旋结构，而不会引起相邻链之间的空间障碍。