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2026-01-03 00:30:00
タンパク質は生命の構造基盤を形成しますが、機能するにはタンパク質を正確な三次元形状に折りたたむ必要があります。それらが正しく折りたたまれないと、誤って折りたたまれて凝集し、このプロセスはアルツハイマー病やパーキンソン病を含む多くの壊滅的な状態の特徴です。身体にはこのプロセスを支援するシャペロンと呼ばれる特殊なタンパク質が存在しますが、今回の新しい研究では、グアニンに富んだ配列によって形成される 4 本鎖 DNA 構造である G-quadruplexes (G4) が、実際に存在する最も効率的なシャペロンの一部であることが強調されています。
これらの DNA 構造がどのように保護機能を発揮するかを理解するために、研究チームは特定の DNA 配列 Seq576 に焦点を当てました。核磁気共鳴（NMR）分光法（原子核の磁気特性を利用して分子の構造、ダイナミクス、化学的環境を決定する技術）を使用することで、彼らはSeq576の構造を原子レベルで調べることができた。彼らは、この DNA 配列が単一の固定された形状を維持しているのではなく、2 つの異なる平行な配置を示していることを発見しました。 NMR 法を使用することで、チームは従来の方法よりも速くこれらの構造をマッピングすることができました。
知っていましたか？ DNA は必ずしも二重らせんであるとは限りません。私たちは通常、それをねじれたはしごとして見ますが、折り畳むと正方形、結び目、さらには G 四重鎖と呼ばれる 4 本のより線構造に折りたたむこともできます。
次に研究者らは、DNAの小さな部分を破壊したり変化させたりして、どの部分がDNAの機能に不可欠であるかを調べる構造機能テストを実施した。彼らは、DNA構造の特定の部分、G17と呼ばれる塩基を含む突き出た「プロペラループ」が鍵であることを発見した。この特定のスポットを変異させると、DNA はタンパク質の凝集を防ぐ能力を失いました。 AI ベースのツール AlphaFold3 を使用してチームは相互作用をシミュレーションし、この G17 塩基が本質的にタンパク質の中に潜り込み、タンパク質を正しい形状に導く安定した表面を提供していることを発見しました。
興味深いことに、彼らは、DNAがタンパク質が凝集するのを防ぐ機能（ホルダーゼとして知られる役割）に優れている一方で、すでに絡み合ったタンパク質が適切な機能的な状態に再び折り畳まれるのを積極的に助ける能力（フォールダーゼの役割）も備えていることを発見した。
以前の研究では、G 四重鎖が効率的なシャペロンであることは確立されていましたが、その理由を説明するための高解像度の構造詳細が不足していました。この研究は、シャペロン活性に関与する正確な原子を特定する残基レベルのマップを提供することにより、それを改良したものである。
タンパク質の凝集を防ぐ DNA の正確な構造的特徴を特定することで、科学者は最終的に、これらの天然シャペロンを模倣する合成 DNA アプタマーや薬剤を設計できる可能性があります。これは、タンパク質の凝集が脳細胞死の主な原因である神経変性疾患の新たな治療法につながる可能性がある。
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