ＡＴＰによるタンパク質の線維化阻害機構の解明

阐明ATP抑制蛋白质纤维化的机制

基本信息

批准号：
19J13259
负责人：
西澤茉由
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13259/
关键词：
ATP NMR 線維化阻害タンパク質ユビキチン α-シヌクレイン p62 UBA アミロイド溶液NMR

项目摘要

本年度では、NMR分光法とMDシミュレーションを組み合わせることにより、ATPとさまざまなタンパク質との間の非共有結合相互作用を解析し、その結果、本年度において以下の2点のさらなる知見を得た。(1) タンパク質の溶媒和に及ぼすATPの影響 :タンパク質と水の水素交換の直接測定であるCLEANEX-PM法を測定した結果、構造を持つユビキチン(Ub)と構造を持たないα-シヌクレインの両方において、溶媒に曝されたタンパク質領域で、タンパク質のアミドと水の水素交換速度が低下していることが確認された.さらに、ATPを添加すると、UbアルギニンNε-Hε側鎖共鳴と一致する化学シフトの新たなクロスピークが複数現れた。これらの共鳴はATP非添加時には観測されなかったため、ATPがタンパク質と溶媒の水素交換を変化させたことが明らかになった。(2) ATPのオリゴマー状態:昨年度までに得られた、ATPとタンパク質の相互作用の濃度依存性をさらに調べるために、ATP自体の濃度依存性を複数の生物物理学的測定法を用いて調べた結果、ITC、NMR、DLS等の手法で高濃度でのATPの異なる分子状態が存在することがわかった。本研究において明らかにした非特異的なタンパク質-ATP相互作用は、以下の2点のATPの特性に由来するものと考えられる。１.正に荷電したタンパク質残基と疎水性のタンパク質残基の両方との相互作用を可能にする、ATPの両親媒性（アニオン性-疎水性）２.タンパク質表面のパッチにATPを適合させることを可能にするコンフォメーションの柔軟性これらの知見は、ATPが細胞内で高い絶対濃度で存在する理由を非代謝的な観点から説明するものであり、同様の可溶化性小分子が細胞内で強力な凝集防止効果を持つ可能性を示唆している。

今年，我们通过结合NMR波谱和MD模拟来分析ATP与各种蛋白质之间的非共价相互作用，因此，我们今年获得了以下两个额外的发现。 (1) ATP对蛋白质溶剂化的影响：通过直接测定蛋白质-水氢交换的CLEANEX-PM法，我们发现无论是结构性泛素（Ub）还是非结构性α-突触核蛋白，蛋白质的氢交换率都得到了确认。此外，添加 ATP 后，出现了多个新的交叉峰，其化学位移与 Ub 精氨酸 Nε-Hε 侧链共振一致。在没有 ATP 的情况下没有观察到这些共振，表明 ATP 改变了蛋白质和溶剂之间的氢交换。 (2) ATP的寡聚状态：为了进一步研究去年获得的ATP与蛋白质相互作用的浓度依赖性，我们使用多种生物物理测量方法研究了ATP本身的浓度依赖性，结果发现。使用 ITC、NMR 和 DLS 等方法发现不同分子状态的 ATP 以高浓度存在。本研究中揭示的非特异性蛋白质-ATP 相互作用被认为是由于 ATP 的以下两个特性。 1. ATP 的两亲性（阴离子-疏水性），允许与带正电和疏水性的蛋白质残基相互作用2. 构象灵活性使 ATP 能够适应蛋白质表面的斑块这些发现从非代谢的角度解释了为什么 ATP 在细胞内以高绝对浓度存在，表明类似的增溶小分子可能在细胞内具有很强的抗聚集作用。细胞。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Structural Dynamic Heterogeneity of Polyubiquitin Subunits Affects Phosphorylation Susceptibility

多聚泛素亚基的结构动态异质性影响磷酸化敏感性

DOI：
10.1021/acs.biochem.0c00619
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Morimoto Daichi;Walinda Erik;Takashima Shingo;Nishizawa Mayu;Iwai Kazuhiro;Shirakawa Masahiro;Sugase Kenji
通讯作者：
Sugase Kenji

溶液NMRを用いたATP-タンパク質相互作用の解析

使用溶液 NMR 分析 ATP-蛋白质相互作用

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
西澤　茉由
通讯作者：
西澤　茉由

Effects of Weak Nonspecific Interactions with ATP on Proteins.

与 ATP 的弱非特异性相互作用对蛋白质的影响。

DOI：
10.1021/jacs.0c13118
发表时间：
2021-08-02
期刊：
Journal of the American Chemical Society
影响因子：
15
作者：
Mayumi Nishizawa;E. Walinda;D. Morimoto;B. Kohn;U. Scheler;M. Shirakawa;K. Sugase
通讯作者：
K. Sugase

Structural Dynamic Heterogeneity of Polyubiquitin Subunits Affects Phosphorylation Susceptibility

多聚泛素亚基的结构动态异质性影响磷酸化敏感性

DOI：
10.1021/acs.biochem.0c00619
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
2.9
作者：
Morimoto Daichi;Walinda Erik;Takashima Shingo;Nishizawa Mayu;Iwai Kazuhiro;Shirakawa Masahiro;Sugase Kenji
通讯作者：
Sugase Kenji

Pinpoint analysis of a protein in slow exchange using F1F2-selective ZZ-exchange spectroscopy: assignment and kinetic analysis.

使用 F1F2 选择性 ZZ 交换光谱对缓慢交换中的蛋白质进行精确分析：分配和动力学分析。