ブックタイトル日本結晶学会誌Vol60No4

概要

日本結晶学会誌Vol60No4

凝集状態のキラリティーを測定できる分光計の開発になった．アミンのキラリティーに依存して逆のキラリティーを示す．その強度は4日間増大し続けた（図8）．16）固体状態で分子が容易に再配列を起こすことを示す好例の1つである．4.4 BSAタンパクのcast filmのCDBSA（bovine serum albumin）はじめ多くのタンパク質が，BSE（牛海綿状脳症）を引き起こすプリオンタンパクのように，フィルム形成過程でβ-シート構造の増加や分子の会合が起こり，構造が変化していると，HuらがCD分光測定から結論づけた．17）しかし彼らは，固体状態における巨視的異方性がCDスペクトルに与える影響については考慮していなかった．そこで，BSAを例にとり，均質で透明なcast filmを作り，UCSを用いて測定した．われわれのスペクトルは溶液状態，膜状態ともにα-へリックス構造を示した（図9b）．Huらの報告は，巨視的異方図9 BSAの溶液とフィルムのCDスペクトル．（a）不均質なfilmの見かけのCD．（b）UCS-1で測定した均質なfilmの真のCD．（Solution and film CD spectraof BSA.（a）Inhomogeneous films with macroscopicaniso-tropy.（b）A homogeneous film measured onUCS-1.）図10ススメバチシルクの膜に水蒸気を当てたときのCDの時間変化．（Time-course change of CD spectraduring the exposure to steam on a hornet silk film.）日本結晶学会誌第60巻第4号（2018）性とサンプルの不均一性からくる偽のシグナルに基づくことも，不均質なサンプルを作り，見掛けのCDスペクトルを測定して判明することができた（図9a）．17）一方で，アルツハイマー病の原因タンパクの1つであるβ-アミロイドAβは，固体状態になるとβ-構造に変換することをUCS-1による測定で明らかにした．14）4.5スズメバチシルクの二次構造変化スズメバチは蚕のように繭を作るが，その化学処理の仕方で，膜，繊維，ジェル，粉末などさまざまな形態・強度のマテリアルとなる．透明な膜を作ることに成功し，その構造をUCS-1で観察した（図10）．サンプルを農業生物資源研究所の亀田博士から提供いただいた．驚くべきことに，この膜に5秒間水蒸気を当てるだけで，4つのサブユニットからなるシルクのα-へリックス構造の割合が増大した．さらに，5秒間水蒸気に当てる操作を繰り返したところ，合計85秒後にはcoiled coil構造に，合計140秒でβ-構造に変換した．膜の見かけはまったく変わらない．湿気なしの加熱だけでは構造変換は起こらない．β構造はおそらく，crossedβ構造であろうと推定している．19）異方性による偽のシグナルが混入していないことも確認済である．膜状態で起きる容易なタンパクの二次構造変換が初めて明らかになった．この論文は国際専門誌Chiralityの本年（2018年）5月号の表紙を飾った．19）4.6 gel内に固定された4重螺旋DNAの構造変化GelのCDはこれまで報告例がなかったが，薄く透明なgelを作り，専用の石英板に挟むことでLD，LB，CD測定に初めて成功した．その結果，ここでも面白い知見を得ることができた（東大工学部吉田研究室秋元講師らとの共同研究）．20）PNIPAAm gelは25～55度という狭い温度範囲で，膨潤，収縮を繰り返す．このゲルの作る容器の中に，4重螺旋を作ることのできる塩基配列をもつsingle-strand DNAを膜につないだ形で入れておくと（図11a），ゲルの熱変化に応じてDNAの4重螺旋構造が変化することがUCS-1によるCD測定で明らかになった（図11b）．変化はある程度反復可能である．20）4.7アミロイドタンパクの凝集過程のダイナミクスアミロイドβタンパク質（Aβ）は，膜貫通型タンパク質であるアミロイド前駆体タンパク質APPがN端の細胞外ドメインの，ある特定の箇所でまずβセクレターゼによって切断され，次に，細胞膜内，膜貫通部分の端側でγセクレターゼにより切断されることで産生され，細胞外に分泌される．γセクレターゼによりアミノ酸残基Valで終わる残基数40個のペプチドAβ40が生成されるのが普通であるが，家族性アルツハイマー病患者には，アミノ酸残基がさらに2個（Ile-Ala）伸びたところで切断されたAβ42が多く見られる．これらAβが脳内で凝集し，蓄積すると，神経細胞が変性し，神経細胞が脱落し，認知症になると考えられている．UCS-1による測定から，197