糖脂質クラスターを舞台とする生体認識現象への分子構造論的アプローチ

基于糖脂簇的生物识别现象的分子结构方法

• 批准号: 09J07465
• 负责人: 矢木 真穂
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Nagoya City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07465/
• 关键词: ガングリオシド; 糖脂質クラスター; 小型バイセル; 核磁気共鳴法; アミロイドβ

本研究は、動体認識の場としての糖脂質の役割に着目し、単一分子としてではなく糖脂質の分子集合体としての構造情報を捉えることを目的としている。本年度は、ガングリオシドを含有した小型のバイセルおよびナノディスクを調製し、糖脂質クラスターの構造情報を抽出することを試みた。糖脂質クラスターの糖鎖-糖鎖間のトランス相互作用の検出に向けたアプローチとして、生化学的実験により糖鎖-糖鎖相互作用の存在が提唱されているGM3およびGg3に着目し、それらを組み込んだバイセルをそれぞれ調製した。両者の混合比を工夫してNMR解析を行った結果、GM3とGg3の糖鎖間の相互作用を反映するスペクトル変化を観測することに成功した。また、糖鎖-糖鎖間のシスの相互作用の検出に向けたアプローチとして、異なる2種類の糖脂質の脂質部分をリンカーで化学的に連結したアナログを作製した。現在NMR法を用いた精密な解析を実施中である。一方、糖脂質クラスター上におけるタンパク質の相互作用様式に関して分子科学的に理解するため、そのモデル系としてのGM1クラスターとAβの相互作用解析に取り組んだ。ABがαヘリックス構造からβシート構造へと構造転移する過程に関する構造的知見を得るため、AβとGM1ミセルの量比を系統的に変化させ、チオフラビンT蛍光観測、放射光VUV-CD計測および部位特異的安定同位体標識法と組み合わせたNMR解析を行った。その結果、Aβはミセルの量比に応じたAβ-Aβ分子間相互作用を通じて、C末端の構造がβ様構造へと変化することが明らかとなった。これより、ガングリオシドクラスター界面という限定された空間の中にAβが高密度で存在する条件下において、特異的な分子内および分子間相互作用が誘起されることを初めて明らかとすることができた。また、AβのC末端とガングリオシドクラスターとの相互作用様式は、クラスターを形成する糖鎖部分の有無や構造の違い、またクラスター面の曲率や密度によって影響を受けることを示すことができた。本研究の成果は、糖脂質クラスターを舞台とする分子会合現象に関して初めて構造的基盤を与えるものであり、糖脂質クラスターが担う多種多様な生体認識現象の分子構造論的な理解を促すものと考えられる。

The purpose of this study is to focus on the field of understanding of moving bodies and the separation of glycolipids and single molecules. The structure information of the sugar-lipid molecular aggregate and the target of the glycolipids are the same. This year's は、ガングリオシドをcontains した小のバイセルおよびナノディスクを modulation し, glycolipid クラスターのstructural information をextraction することをtest みた. Glycolipid クラスターのglycolock-sugar lock between のトランスinteractionの検出に向けたアプローチとして, biochemical 実験によりsugar lock-sugar The existence of the lock interaction is されているGM3およびGg3に目し, and the それらを组み込んだバイセルをそれぞれmodulationした. The result of NMR analysis and the result of NMR analysis of mixing ratio and time, and the reflection of the interaction between sugar locks of GM3 and Gg3 were measured successfully.また、sugar lock-sugar lock interplay の検出に向けたアプローチとして、differentなるTwo types of glycolipids are produced by the chemical combination of the lipid part of the glycolipids. Nowadays, the NMR method is used for precise analysis and analysis. On the one hand, the understanding of molecular science of the interaction of glycolipids and glycolipidsするため、そのモデル Department としてのGM1クラスターとAβのInteraction analysisにtakeりgroupんだ. ABがαヘリックスstructuringからβシートstructuringへとstructuring転movableするprocessに关するstructural knowledgeをgetるため、AβとGM1ミセルのquantitative ratioをsystemにWe use radiant light measurement, radioactive VUV-CD measurement, site-specific stable isotope labeling method, and combination of NMR analysis.その results, Aβ はミセルのquantity ratio に応じたAβ-Aβ intermolecular interaction を通じて, C-terminal の structure がβ様 structure へと変化 することが明らかとなった.これより、ガングリオシドクラスターInterface というLimited されたspaceの中にAβがHigh-densityでExistenceするconditionsにおいて, specific な intramolecular and および intermolecular interactions がinduced されることを初めて明らかとすることができた.また、AβのC-terminal とガングリオシドクラスターとの interaction 様style は、クラスターをforms するsugar lock partの无やstructuralのviolationい、またクラスターsurfaceのcurvatureやdensityによってAffected by the けることを时すことができた. The results of this research are the basic structure of glycolipids, the stage of molecular condensation, and the structure of glycolipids.あり、Glycolipid ククラスターが偌恆 う な understanding of the molecular structure theory of various multi-organism recognition phenomena を すものと考えられる.

项目成果

NMR characterization of the interaction between lyso-GM1 aqueous micelles and amyloid β

lyso-GM1 水胶束与 β 淀粉样蛋白之间相互作用的 NMR 表征

• 发表时间: 2010
• 期刊: FEBS Letters 584
• 作者: Maho Yagi-Utsumi;Tomoshi Kameda;Yoshiki Yamaguchi;Koichi Kato
• 通讯作者: Koichi Kato

NMR characterization of the interaction between amyloid β-peptide and ganglioside clusters

β-淀粉样蛋白肽与神经节苷脂簇之间相互作用的 NMR 表征

• 发表时间: 2010
• 作者: 矢木-内海真穂;加藤晃一;Maho Yagi-Utsumi
• 通讯作者: Maho Yagi-Utsumi

Redox-Dependent Domain Rearrangement of Protein Disulfide Isomerase Coupled with Exposure of Its Substrate-Binding Hydrophobic Surface

• DOI: 10.1016/j.jmb.2009.11.049
• 发表时间: 2010-02-19
• 期刊: JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY
• 影响因子: 5.6
• 作者: Serve, Olivier;Kamiya, Yukiko;Kato, Koichi
• 通讯作者: Kato, Koichi

NMR analyses of the interactions between ganglioside clusters and amyloid β

神经节苷脂簇与β淀粉样蛋白之间相互作用的核磁共振分析

• 发表时间: 2010
• 作者: Yagi-Utsumi M;(Kato K);et al.
• 通讯作者: et al.

超高磁場NMR分光法と多次元HPLC法による構造糖鎖生物学への体系的アプローチ

使用超高场 NMR 波谱和多维 HPLC 进行结构糖生物学的系统方法

• 发表时间: 2009
• 期刊: 化学と生物 47
• 作者: 矢木-内海真穂;加藤晃一
• 通讯作者: 加藤晃一