ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No2

概要

日本結晶学会誌Vol56No2

日本結晶学会誌56，129-132（2014）最近の研究からトランスサイレチンの中性子結晶構造解析で明らかにする水素結合ネットワークとpH感受性富山大学大学院医学薬学研究部（薬学）横山武司,水口峰之茨城大学フロンティア応用原子科学研究センター日下勝弘,田中伊知朗,新村信雄Takeshi YOKOYAMA, Mineyuki MIZUGUCHI, Katsuhiro KUSAKA, Ichiro TANAKAand Nobuo NIIMURA: Neutron Crystallographic Analysis Elucidates the Hydrogen-BondNetwork and pH Sensitivity of Human TransthyretinTransthyretin（TTR）is a plasma protein associated with human amyloid diseases. Thedissociation of the TTR tetramer is considered to be the rate-limiting step in amyloid fibrilformation. The amyloid fibril formation by TTR is known to be promoted by acidic pH. Inorder reveal the molecular mechanisms of pH dependence of TTR amyloidogenesis, theneutron crystal structure of TTR was solved at 2.0 A resolution using IBARAKI BiologicalCrystal Diffractometer. The neutron structure revealed that His88 was single protonatedand involved in a large hydrogen-bond network consisted of Thr75, Trp79, Pro113 and watermolecules. The double protonation of His88 by acidification breaks this hydrogen-bond networkand causes the destabilization of the TTR tetramer. Furthuermore, the comparison with X-raystructure solved at pH 4.0 indicated that the protonation occurred to Asp74, His88 and Glu89at pH 4.0. Our structural analysis reveals a wealth of information about the hydrogen bondsand the pH sensitivity in human TTR.1．はじめにアミロイドーシスはアミロイド線維がさまざまな臓器に沈着してその機能障害を起こす病気の総称であり,厚生労働省が特定疾患として指定している.アミロイド線維はアミロイドβペプチド,プリオン,トランスサイレチン（TTR）などのアミロイド性タンパク質が変性・ミスフォールディングすることによって形成される. 1),2) TTRが形成するアミロイド線維は家族性アミロイドポリニューロパシー（FAP）や老人性全身性アミロイドーシスを発症している患者から見つかっている. 3) FAPはアミロイド性変異体TTRが原因の疾患であり,これまでに, FAPの原因となる100種類以上もの変異が同定されている. 4)TTRは血漿タンパク質であり,ホルモン物質サイロキシン（T4）を運搬する役割を担っている. 5) TTRは血液中でホモ4量体を形成する（図1）.各サブユニットは127アミノ酸残基からなり,便宜上, A?Dと名付けている. TTRは主に4量体（ABCD）を形成しているが,血液中では2量体（AB, CD）,単量体の3者平衡状態にある.単量体同士の会合によってAB（CD）2量体を形成し, AB（CD）2量体同士の会合によって4量体を形成する. TTRは経時的に,あるいはpH低下によって単量体へ解離し,さらに単量体TTRがミスフォールディングし,可溶性凝集体を経てアミロイド線維を形成する. 6)その律速段階はTTR4量体の日本結晶学会誌第56巻第2号（2014）図1 TTR4量体の結晶構造と2量体－2量体相互作用.（Crystal structure of TTR tetramer and dimer-dimerinteraction.）解離であると考えられている. 7)実際に,タファミディス（Vyndaqel R）はTTRに結合して4量体を安定化することでアミロイド線形成を阻害する薬剤であり,ヨーロッパと日本で実用化されている. 8)酸性条件下においてアミロイド線維形成が促進されることが知られているが,これはpH低下によるTTR4量体解離と変性によるものだと考えられる. 9)しかしながら,pH低下に伴うアミロイド線維化促進の分子機構は明らかになっておらず,また,通常の研究方法では明らかにする129