神経・腎疾患をもたらす酸化還元タンパク質の構造揺らぎ

－チオレドキシンの突然変異が疾患の原因となる仕組みを解明－

2025年10月06日

理化学研究所、岡山大学

概要

日本原子力研究開発機構、総合科学研究機構
　理化学研究所（理研）放射光科学研究センター生物系ビームライン基盤グループの竹下浩平研究員、岡山大学学術研究院教育学域の大守伊織教授、日本原子力研究開発機構物質科学研究センター強相関材料物性研究グループの中川洋研究主幹、総合科学研究機構中性子科学センターの岡﨑伸生副主任技師らの共同研究グループは、体内で酸化還元反応の調節に重要な働きを担うタンパク質「チオレドキシン」の突然変異が脳神経変性や慢性腎臓病の原因となる仕組みを、機能解析とX線結晶構造解析、分子動力学シミュレーションを駆使し、初めて解明しました。
　これは、酸化ストレス関連疾患の理解と新たな治療法開発につながる重要な研究成果です。
　チオレドキシンは多様な生命現象を支える不可欠な酸化還元タンパク質です。そのわずかな変異によりラットの若齢期の脳神経変性や加齢に伴う腎障害が生じることが報告されていましたが、その発症機構は分かっていませんでした。本研究において、チオレドキシンの変異周辺の揺らぎが大きくなり、その構造が不安定化することが明らかになりました。その結果、チオレドキシン本来の酸化還元の作用が著しく低下し、脳神経変性や慢性腎臓病を引き起こすことが分かりました。
　本研究成果は、科学雑誌『Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects』オンライン版（9月19日付）に掲載されました。

論文情報

＜タイトル＞
The F54L mutation of Thioredoxin shows protein instability and increased fluctuations of the catalytic center
＜著者名＞
Takumi Baba, Go Ueno, Chika Ohe, Shuku Saji, Sachiko Yamamoto, Masaki Yamamoto, Hiroshi Nakagawa, Nobuo Okazaki, Mamoru Ouchida, Iori Kawasaki-Ohmori, Kohei Takeshita
＜雑誌＞
Biochimica et Biophysica Acta - General Subjects
＜DOI＞
10.1016/j.bbagen.2025.130860

■研究支援
　本研究は、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業基盤研究（C）「酸化ストレスによる神経細胞死とてんかん発症機序に関する多層オミックス解析（研究代表者：大守伊織）」、日本医療研究開発機構（AMED）生命科学・創薬研究支援基盤事業（BINDS）「創薬等ライフサイエンス研究のための相関構造解析プラットフォームによる支援と高度化（SPring-8/SACLAにおけるタンパク質立体構造解析の支援および高度化）（研究代表：山本雅貴）」による助成を受けて行われました。

＜詳しい研究内容について＞
神経・腎疾患をもたらす酸化還元タンパク質の構造揺らぎ－チオレドキシンの突然変異が疾患の原因となる仕組みを解明－


＜お問い合わせ＞
＜研究に関すること＞
理化学研究所　放射光科学研究センター　生物系ビームライン基盤グループ
　研究員竹下浩平　（タケシタ・コウヘイ）

岡山大学　学術研究院　教育学域
　教授大守伊織　（オオモリ・イオリ）