過飽和の視点から見たアミロイド線維分子機構とそれに関わる脂質膜の役割の解明

本年度はアミロイド線維を形成する蛋白質の中でも、αシヌクレインに着目した研究を進めた。αシヌクレインが膜と相互作用した際αヘリックス構造をとることが知られているが、この構造はαシヌクレインが線維形成に至るまでの中間体なのか、線維形成機構とは関係のないものなのかが分かっていない。それは、膜と相互作用したときのαヘリックス構造が、非常に安定なものなため、線維形成まで反応を見ることができないという理由がある。そこで、本研究では、超音波を用いて線維形成を促進させるということを試みた。そうすることにより、線維形成機構にαヘリックス構造が中間体として含まれているのかどうかが明らかになると考えたからである。すると、脂質種と脂質濃度依存的に、脂質が線維形成に及ぼす影響が変化することが分かった。シナプス小胞を模倣した脂質膜（αシヌクレインと相互作用することが知られている）を用いた実験では、低濃度の脂質存在下においては線維形成が促進したのに対し、高濃度の脂質存在下では線維形成が阻害された。また、シナプス小胞を模倣していない脂質を用いた実験からは、脂質がどの濃度においても線維形成に大きな影響を与えないことが明らかとなった。この結果より、αシヌクレインが相互作用し、αヘリックス構造を脂質濃度依存的にもつようになる脂質膜存在下では、線維形成にαヘリックス量が非常に重要なキーになっていることが考えられた。膜との相互作用により、蛋白質の局所濃度が高まり、線維形成を促進させている可能性が見えてきた。また、もう一つの解釈として、一つの蛋白質内部でのαヘリックス量に、線維形成を促進する適量が存在する可能性もあると考えている。

本年度はアミロイド線維を形成する蛋白質の中でも、αシヌクレインに着目した研究を進めた。αシヌクレインが膜と相互作用した際αヘリックス構造をとることが知られているが、この構造はαシヌクレインが線維形成に至るまでの中間体なのか、線維形成機構とは関係のないものなのかが分かっていない。それは、膜と相互作用したときのαヘリックス構造が、非常に安定なものなため、線維形成まで反応を見ることができないという理由がある。そこで、本研究では、超音波を用いて線維形成を促進させるということを試みた。そうすることにより、線維形成機構にαヘリックス構造が中間体として含まれているのかどうかが明らかになると考えたからである。すると、脂質種と脂質濃度依存的に、脂質が線維形成に及ぼす影響が変化することが分かった。シナプス小胞を模倣した脂質膜（αシヌクレインと相互作用することが知られている）を用いた実験では、低濃度の脂質存在下においては線維形成が促進したのに対し、高濃度の脂質存在下では線維形成が阻害された。また、シナプス小胞を模倣していない脂質を用いた実験からは、脂質がどの濃度においても線維形成に大きな影響を与えないことが明らかとなった。この結果より、αシヌクレインが相互作用し、αヘリックス構造を脂質濃度依存的にもつようになる脂質膜存在下では、線維形成にαヘリックス量が非常に重要なキーになっていることが考えられた。膜との相互作用により、蛋白質の局所濃度が高まり、線維形成を促進させている可能性が見えてきた。また、もう一つの解釈として、一つの蛋白質内部でのαヘリックス量に、線維形成を促進する適量が存在する可能性もあると考えている。