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疾病の原因となる膜タンパク質の構造を把握する技術を開発

UNISTがソウル大学と共同で···過酸化酵素反応利用


UNIST(蔚山科学技術大学校、チョン・ムヨン総長)は自然科学部のイ・ヒョヌ教授チームとソウル大学校基礎科学研究院RNA研究団のキム・ジョンソ教授チームが共同研究を通じて細胞内のミトコンドリア膜タンパク質に特定の化学物質を付着させ構造を把握する技術を開発したと4月10日に発表した。本技術を活用すればミトコンドリア内膜タンパク質135個の構造を確認することが可能。

膜タンパク質は細胞膜に存在するタンパク質で細胞内に栄養分や信号を伝達する役割を果たす。この機能が壊れると疾病の原因となり得る。研究チームは生きている細胞内のミトコンドリアの内膜にあるタンパク質を「デスチオビオチン-フェノール(Desthiobiotin-phenol)」を付着させたのち質量分析器で分析して膜タンパク質の構造を把握した。

環状構造をもつ化合物「フェノール(phenol)」が「フェノールラジカル(phenol radical)」になるとアミノ酸の一種であるチロシン(tyrosin)基によく付着する。大部分のタンパク質がチロシン基を一つ以上持っているため膜タンパク質の構造分析に利用できる。

膜タンパク質は細胞膜の内側と外側の両方をフェノールで染色するとチロシン基のある部分にタグを付けることができる。こうして膜タンパク質がどちらに飛び出しているかが分かる。

またチロシン基をフェノールで染色するには過酸化酵素であるAPEXを使用した。この酵素は細胞のどの空間でも活性化されるが過酸化水素に会うとフェノールの水素原子一つを奪って反応性が大きいフェノールラジカルを生成する。これがチロシンと共有結合して特定のタンパク質にタグをつけることができる。

UNIST自然科学部修士博士統合課程のイ・ソンイ研究員は「ミトコンドリアの基質と膜の間の空間に過酸化水素を入れ反応を誘導するとチロシン基が飛び出した方向にのみデスチオビオチン-フェノールが付着する。過酸化酵素反応を終えた細胞を壊してタンパク質を切り質量分析器で分析すれば膜タンパク質の方向性を把握できる」と話している。

イ・ヒョヌ教授は「ミトコンドリア膜タンパク質複合体の構造を理解することはミトコンドリアをターゲットにした疾病治療法の開発において非常に重要。新たなフェノール化合物を利用して膜タンパク質の構造を把握する技術は他の膜タンパク質を標的とする新薬の開発にも役立つだろう」と述べた。

研究成果は化学分野の国際学術誌『米国化学会誌(JACS)』に掲載された。






[2017-04-11]

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