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【研究成果】神経ネットワークの形成に必要な「糊」タンパク質の 構造の初観測~多発性硬化症やパーキンソン病などの研究への応用に期待~

本研究成果のポイント

  • 生体膜と結合した状態にあるタンパク質の構造研究に新手法を提案
  • 生体膜の多層構造体であるミエリン鞘を安定化する「糊」タンパク質の分子構造を解明
  • 神経細胞による信号伝達の高速化に必要なミエリン鞘の形成機構の解明に寄与
  • 膜結合タンパク質が関わる多発性硬化症などの疾患研究への応用に期待

概要

広島大学大学院理学研究科の熊代宗弘大学院生、同放射光科学研究センター(以下「HiSOR」という)の松尾光一准教授、泉雄大助教(現所属:量子科学技術研究開発機構)は、放射光(注1)を利用した真空紫外円二色性分光法(注2)による実験と分子動力学(以下、「MD」という)シミュレーション(注3)による理論計算を組み合わせることで、神経ネットワークの形成に寄与するミエリン塩基性タンパク質(以下、「MBP」という)の膜結合部位を同定し、その分子構造を明らかにしました。MBPは、神経ネットワークの構築に必要な生体膜の多層構造体であるミエリン鞘を安定化させる「糊」としての役割を担っており、その分子構造の解明は、ミエリン鞘の形成メカニズムの理解に寄与すると期待されます。
MBPは、神経細胞軸索を取り囲むミエリン鞘が形成される際に最も重要な役割を果たす膜結合タンパク質の一つです。これまで、様々な研究手法、条件下でMBPの膜結合構造を解明する試みが行われてきましたが、いまだにその膜結合構造や膜結合機構は明らかになっていませんでした。
本研究グループは、放射光を利用した真空紫外円二色性分光法とMD法を組み合わせた新しい計測手法により、MBPの膜結合部位とその分子構造や膜結合機構を明らかにすることに成功しました。本研究手法は、MBPのような膜結合タンパク質が関連する様々な生命現象の研究、特に多発性硬化症(注4)やパーキンソン病(注5)などの疾患の研究などに応用が可能であると期待されます。
本研究成果は、米国の科学誌「PROTEINS: Structure, Function, and Bioinfomatics」に5月16日付でオンライン掲載されました。
本研究は、科学研究費助成事業(課題番号:19K06587、15K07028)による支援を受けて実施されました。また、本研究は、HiSORの共同研究委員会により採択された研究課題(課題番号:19AG027、18AG010、17AG006)として実験が行われました。

図1 神経細胞とミエリン鞘およびミエリン塩基性タンパク質(MBP)の模式図。MBPは「糊」のように生体膜同士の接着を促し、生体膜の多層構造であるミエリン鞘の形成に寄与している。2nm(ナノメートル)は2mmの100万分の1の長さ。

論文情報

  • 掲載誌: PROTEINS: Structure, Function, and Bioinfomatics
  • 論文タイトル: Conformation of Myelin Basic Protein Bound to Phosphatidylinositol Membrane Characterized by Vacuum-Ultraviolet Circular-Dichroism Spectroscopy and Molecular-Dynamics Simulations”
  • 著者名: Munehiro Kumashiro、Yudai Izumi、Koichi Matsuo
  • DOI:  10.1002/prot.26146
【お問い合わせ先】

大学院理学研究科物理科学専攻 大学院生 熊代 宗弘
E-mail: kumashiro*hiroshima-u.ac.jp

放射光科学研究センター 准教授 松尾 光一
E-mail:pika*hiroshima-u.ac.jp

Tel:082-424-6293
(注: *は半角@に置き換えてください)


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