コラーゲン線維化プロセスを制御する蛋白質の機能解明と新規制御法の確立

阐明控制胶原纤维化过程的蛋白质功能并建立新的控制方法

• 批准号: 17J10207
• 负责人: 田島 卓実
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10207/
• 关键词: I型コラーゲン; Osteomodulin; 蛋白質-蛋白質間相互作用; 線維形態制御; 計算科学; KOマウス

本研究は、I型コラーゲンの線維形態を制御するOsteomodulin(OMD)とコラーゲンの詳細な相互作用解析から、制御機構を記述することを目的とした。そしてその知見に基づき、生体内外における線維の人工制御法の確立を最終ゴールとした。当該年度においては計算科学(in silico)や生化学実験(in vitro)、動物実験(in vivo)を用いることで、OMDによる線維形態の制御機構を包括的に明らかにすることに成功した。[In silico & in vitro]　計算化学を用いたドッキングシミュレーションにより、OMDに結合するコラーゲンの候補配列を抽出することに成功した。さらに、その領域に結合することが既知の蛋白質とOMDのコラーゲンに対する競合アッセイを行った結果、競合的にコラーゲンに結合することがわかり、シミュレーションの結果をin vitroの系から支持することに成功した。このことから、OMDは特定の領域のコラーゲンに結合することで線維形態を制御していることを示唆した。続いて、OMDを添加して形成されたコラーゲン線維に温度刺激を加え、その構造・物性を電子顕微鏡、円偏光二色性スペクトル、濁度計により解析した。その結果、OMD添加により安定な線維構造が形成されることがわかった。OMDは線維形態だけではなく、精密な線維構造の形成、つまり“質”の制御を行っていることが明らかとなった。[In vivo]　マウスの骨コラーゲンで明瞭な結果を得ることに成功した。具体的には野生型とOMD欠損マウスの骨コラーゲンの線維幅を解析した結果、有意に異なることを示した。OMDは骨に発現する蛋白質であるため、本結果は生体内のOMDの機能を示していると考えられる。以上から、OMDはin vivo/vitroでコラーゲン線維を制御することを明らかにし、その制御機構の解明に大凡成功した。

The purpose of this study is to analyze the interaction and control mechanism of Osteomodulin(OMD) in detail. The foundation of knowledge and understanding, the establishment of artificial control methods in vivo and in vitro, and the final development of knowledge and understanding. When the year was in progress, computational science (in silico), biochemistry (in vitro), animal science (in vivo), linear morphology and control mechanisms (including OMD) were successfully used. [In Silico & in vitro] Computational chemistry is used to extract candidate sequences from the matrix. In addition, the domain of the protein is known as OMD, and the domain of the protein is known as OMD. The OMD has a special field of vision. In addition to OMD, the temperature of the sample is increased, and the structure and properties of the sample are analyzed by electron microscope, polarized dichroic microscope and turbidimeter. As a result, OMD is added to the stable linear structure. OMD linear shape, precise linear structure formation,"quality" control of the line of action. [In vivo] Maki's bones are clear and the results are achieved. Specific wild-type and OMD defects are caused by the analysis of the linear dimension and the intentional variation. OMD is a protein that develops in the body. This result demonstrates the function of OMD in the body. The above, OMD is in vivo/vitro, and the control mechanism is generally successful.

项目成果

Weak electrostatic interaction of an extracellular matrix protein plays a key role in a shape-control of collagen assembly

细胞外基质蛋白的弱静电相互作用在胶原组装的形状控制中起着关键作用

• 发表时间: 2017
• 作者: Takumi Tashima;Satoru Nagatoishi;Jose Caaveiro;Makoto Nakakido;Hiroshi Sagara;Hitomi Mimuro;Shin-ichi Ohnuma;Kouhei Tsumoto
• 通讯作者: Kouhei Tsumoto

細胞外蛋白質 Osteomodulin の弱い静電的な力がコラーゲン線維の形態制御を担う

细胞外蛋白骨调节蛋白的弱静电力控制着胶原纤维的形态。

• 发表时间: 2017
• 作者: Takumi Tashima;Satoru Nagatoishi;Jose Caaveiro;Makoto Nakakido;Hiroshi Sagara;Hitomi Mimuro;Shin-ichi Ohnuma;Kouhei Tsumoto
• 通讯作者: Kouhei Tsumoto

Osteomodulin (OMD) regulates diameter and shape of collagen fibrils by electrostatic interaction

骨调节素 (OMD) 通过静电相互作用调节胶原纤维的直径和形状

• 发表时间: 2017
• 作者: Takumi Tashima;Satoru Nagatoishi;Jose Caaveiro;Makoto Nakakido;Hiroshi Sagara;Hitomi Mimuro;Shin-ichi Ohnuma;Kouhei Tsumoto
• 通讯作者: Kouhei Tsumoto