タンパク質を構成するアミノ酸は全てL-アミノ酸であると考えられてきたが、近年D-アミノ酸を含むタンパク質やペプチドが生体の種々の組織で発見されてきている。特にアスパラギン酸残基は特有の異性化機構を有しており、生体の温和な条件下で異性化が進行し、通常のLα体からLβ、Dα、Dβの3つの異性体ヘと異性化する。Asp残基の異性化は化学平衡反応により生じることから、生体内における異性化の主たる要因は時間であると考えられており、これまで水晶体や骨などのターンオーバーの長い組織において蓄積・検出できるものと考えらえてきた。しかしながら、近年、血清中のIgGなどにおいても、Asp異性体の存在が確認されており、Asp異性体が生体内に広く存在する可能性が示唆されている。これまでにAsp異性化のカイネティクスの研究から、ペプチドに全く代謝がないと仮定した場合、もともと100%存在したLα-Aspはわずか数年のうちにLβ-Aspへと置き換わり、徐々にD体が生成されていくことが報告されている。すなわち、Asp異性体のうち、最も形成されやすいLβ-Aspの探索がAsp異性化部位を特定するのには有用である。タンパク質中の翻訳後修飾を網羅的に探索するためにはプロテオミクスが多用されるが、Asp残基の異性化は分子量が変化しないため、リン酸化や糖鎖修飾のようにデータベース検索による網羅的な解析は難しい。これまでに、Lβ-Aspを特異的にメチル化する酵素を18O水中で反応させることで、LβAsp を特異的にラベル化する方法は報告されているものの、その反応の制御は難しく、大規模な異性体解析には至っていない。本研究では、新たにLβ-Asp解析のためのワークフローを開発し、簡便かつ迅速なLβ-Asp解析を可能にしたので報告する。本手法を用いて、ウシ水晶体由来α-クリスタリン中のLβ-Aspをラベルし、プロテオミクスに供したところ、複数の部位でLβ-Aspが検出された。これにより、タンパク質中のLβ-Aspを大規模に探索できることが可能となった。本手法は、疾患バイオマーカー探索やタンパク質製剤の品質管理において有用な技術であると考えられる。

カテゴリ: 化学
質問: Lα-Aspの変換ステップはLβ-Aspを経てD体になるという理解で良いですか？
回答: はい、ペプチドに全く代謝がないと仮定した場合、Lα-Aspは数年のうちにLβ-Aspへと置き換わり、その後、Lβ-AspがD体に置き換わるというステップを経ます。