プリオンの話（2）

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2015.07.29

テーマ：サイエンスな話題について♪(62)

カテゴリ：カテゴリ未分類

前回は「1985年にプリオンの遺伝子が健常なハムスター、マウス、そして人間から発見されました。どういうことなんでしょう、スクレイピーなどのＴＳＥに冒されている生体にも健常な生体にもプリオンが存在するということは？」という疑問で終わりました。病気を発症させる伝搬性のプリオンと無害なプリオンが存在する、ということになります。以下、有害なプリオンをプリオンＸ、無害なものをプリオンＮと書きます。化学構造的には違いがないのに、プリオンＸとプリオンＮはどう違うんでしょう。

結論を先に書きますと、プリオンＸとプリオンＮでは細胞内で折りたたまれて存在する形が違うらしいのです。

遺伝子という＜設計図＞に基づいて、アミノ酸が何十何百と繋がったものがタンパク質ですが（プリオンの場合は約200のアミノ酸）、＜製造＞されると分子間の物理化学反応で自然発生的に折りたたまれます。電気のコードやイヤホーンあるいは水撒きのホースを折りたたんだり丸めたりして片づける、そんな感じですが、タンパク質は自発的に（ヘルパー・タンパク質の助けを借りながら）ある形に収まります。線状のものがくるくると折りたたまれるのにかかる時間は恐ろしく短く、例えば、30のアミノ酸を持つたんぱく質がらせん状にまとまるのに、20ナノ秒（1ナノ秒＝10億分の1秒）しかかからないそうです。全部で20種類あるアミノ酸のどれががどういう順序で繋がっているかによって、タンパク質の折りたたまれ方が決まってきます。

Folding

英語版ウィキペディア、Ribbon Diagramの項より、PyMol ribbon of the unusual structure of the "tubby" brain signalling protein。

上の図は、実際には200以上のアミノ酸がつながったあるタンパク質の折りたたまれた構造を立体模式的に描いたもので、リボン・ダイアグラムと呼ばれています。タンパク質の折りたたまれた構造で特に重要なのが、＜アルファ・へリックス（螺旋）＞と名付けられた赤い螺旋状に巻かれたリボンの部分と、＜ベータ・シート＞という黄色で矢印のついた平たいリボン状の部分です。ベータ・シートという平板状の形は、アミノ鎖が折り返しつつ横に繋がって形成されます。

プリオンＮがアルファ・へリックスを主としているのに比べて、有害なプリオンＸはベータ・シートの豊富な形をしていることが分かっています。つまり、生体が普通に持っているプリオンＮという無害な（それどころか、長期記憶の維持のために必須であるらしい）タンパク質が、何らかの原因で折りたたまれ方が違ってしまったプリオンＸ、これが伝搬性海綿状脳症（ＴＳＥ）の原因である、というのが現在の仮説です。具体的には、ベータ・シートが重なり合っていくことにより、タンパク質分解酵素によって壊されにくい、つまり体内から取り除くことが出来ずに溜まってしまうと考えらています。

更に驚くことに、有害なプリオンＸが体内に入り無害なプリオンＮと接触すると、Ｎの形にベータ・シートを増やしてしまう悪影響を及ぼすことも観察されていて、これがＴＳＥ病の伝播・伝染となるのだろうと思われています。ここにはバクテリアやウィルスの介入はなく、変質したタンパク質の存在が通常のタンパク質を巻き込んでしまうという状況を作っているようなのです。（ただし、変質の仕方によっては伝播性が少ないという研究もあり、まだまだ解明されていないことが多いのが現状です。）

実は、タンパク質の折りたたまれ方の変質が原因だと考えられる病気は、この他にもたくさんあります。アルツハイマー病、パーキンソン病、タイプ2糖尿病、ハンチントン病、各種アミロイドーシスなど、これまでに30前後の病気が指摘されています。例えば、アルツハイマー病では、認知や記憶を司る脳の部分に不溶性のタンパク質が溜まって機能を阻害していくと、考えられています。変質タンパク質が組織を壊し脳や他の臓器の機能不全を起こしていく、今後このタイプの病気の進行のメカニズムと治療方法がさらに解明されていくでしょう。

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