等温滴定型熱量計による蛋白質異常凝集の熱力学の確立

使用等温滴定量热计建立异常蛋白质聚集的热力学

• 批准号: 15J02183
• 负责人: 池之上 達哉
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02183/
• 关键词: 等温滴定型熱量計; アミロイド線維

蛋白質は天然構造の形成とは異なる折り畳み（ミスフォールディング）によってアミロイド線維という線維状の異常凝集体を形成する。アミロイド線維はアルツハイマー病や、パーキンソン病など、アミロイド病と総称される30種類以上の疾患の原因となり、アミロイド病を分子レベルで理解するためにも線維形成の特性やメカニズムを解明することは重要な課題となっている。以前の研究では等温滴定型熱量計（ITC）が蛋白質のフォールディングとミスフォールディングの熱力学を包括的に明らかにする有望な手法であることを示した。この熱測定法を発展・応用させアミロイド線維形成の阻害や予防に繋がる知見を得ることを目的とした。アミロイド病の予防や治療において、構造情報に加え、得られた熱力学的パラメータから相互作用の実際を明らかにすることで将来的に合理的な薬物分子設計が可能となる。このような新規スクリーニング法としての熱量測定の確立を目指した。この手法の発展・応用のためにも、どのような溶液状態の変化がどのような反応熱パターンの変化を引き起こすのかを理解しておく必要がある。現在までに、インスリン、グルカゴンおよびアルツハイマー病の原因となるアミロイドβ（Aβ）ペプチドの凝集形成時の熱量をITCを用いて測定した。それぞれの蛋白質で特徴的な線維形成の熱測定に成功し、本手法の一般性を示した（年次計画1）。さらにAβペプチドにおいて線維形成阻害の効果があると報告されている添加物を加え、反応熱のパターンの変化とそれぞれの熱力学的特徴を定量的に観測し、アミロイド線維形成を阻害する分子のスクリーニングへの応用の可能性を示した（年次計画3）。

由于与其自然结构不同的错误折叠，蛋白质形成了称为淀粉样原纤维的异常纤维聚集体。淀粉样原纤维是阿尔茨海默病和帕金森病等 30 多种疾病的病因，阐明原纤维形成的特征和机制对于在分子水平上了解淀粉样蛋白疾病非常重要。成为一个问题。先前的研究表明，等温滴定量热法（ITC）是一种很有前途的技术，可以全面揭示蛋白质折叠和错误折叠的热力学。本研究的目的是开发和应用这种测温方法，以获得能够抑制和预防淀粉样原纤维形成的知识。在淀粉样蛋白疾病的预防和治疗中，除了结构信息之外，从获得的热力学参数中阐明实际的相互作用将使未来能够进行合理的药物分子设计。我们的目标是建立热量测定法作为一种新的筛选方法。为了开发和应用这种方法，有必要了解溶液状态的什么样的变化会导致反应热模式的什么样的变化。迄今为止，我们已经使用 ITC 测量了胰岛素、胰高血糖素和β-淀粉样蛋白 (Aβ) 聚集形成过程中产生的热量，而β-淀粉样蛋白 (Aβ) 会导致阿尔茨海默病。我们成功地热测量了每种蛋白质的特征原纤维形成，证明了该方法的通用性（年度计划 1）。此外，我们在Aβ肽中添加了已报道具有抑制原纤维形成作用的添加剂，定量观察了反应热模式的变化及其各自的热力学特征，并筛选了抑制淀粉样原纤维形成的分子（年度计划3）。 。

项目成果

Establishment of Thermodynamics of Protein Aggregation Using Isothermal Titration Calorimetry

使用等温滴定量热法建立蛋白质聚集的热力学

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuya Ikenoue

Toward the establishment of thermodynamics of protein misfolding and aggregation

建立蛋白质错误折叠和聚集的热力学

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuya Ikenoue