ATP（三磷酸腺）是一種參與儲存和使用能量以支援生命活動的分子。最近的研究報告顯示，ATP可以抑制蛋白質的澱粉樣蛋白纖維化，但還不清楚ATP是如何穩定蛋白質的。京都大學研究生院工學研究科博士生（當時）西澤茉由、助教森本大智、教授白川昌宏、副教授菅瀨謙治和醫學研究科的助教埃裏克·瓦林達，與德國萊布尼玆聚合物研究所的研究員本傑明·科恩和部門長烏爾裏希·謝勒組成的研究團隊，在全球首次利用NMR（核磁共振）在原子水平上成功檢測到了濃度與細胞内基本相同的ATP與蛋白質進行微弱的非獨特性相輔作用，以及ATP之間會自締合。菅瀨副教授表示：「ATP可能是透過自締合與蛋白質的疎水部分相結合，從而穩定蛋白質的。生物活體內的ATP會隨着年齡的增長而減量。所以可以考慮透過服用藥物或保健品來防止ATP的減量，以便抑制澱粉樣蛋白纖維化，預防神經退行性疾病」。相關成果已經發布在美國學術期刊《Journal of the American Chemical Society》上。
圖：研究發現，ATP會微弱地進行自締合，並與蛋白質相輔作用。棒狀圖案表示ATP分子，球體表示離子，蛋白質表面用淺藍色表示。
細胞主記憶體在的單個蛋白質的濃度約爲0.01毫摩爾，而ATP在細胞内的濃度高達5～10毫摩爾。每當一個磷酸基被移除，ATP都會釋放能量，因此被稱爲生命的能量貨幣。另一方面，研究發現ATP具有穩定蛋白質，抑制澱粉樣蛋白纖維化的功能，但一直不清楚ATP是如何與蛋白質相輔作用並穩定蛋白質的。
研究團隊認爲，ATP穩定蛋白質時的相輔作用非常弱，因此之前被忽略了，於是利用即使是非常弱的相輔作用也能在原子水平上檢測到的NMR，分析了ATP與蛋白質的相輔作用。分析物件爲澱粉樣蛋白纖維化的α突觸核蛋白、高度穩定的泛素和形成自二聚體的p62。
首先，向濃度與細胞内基本相同濃度（50微摩爾）的蛋白質中逐漸添加ATP，每次添加時都測量NMR光譜。由此發現蛋白質的NMR訊號略有偏移。這意味着ATP與蛋白質發生了非常弱的相輔作用。此時，化學勢移的變化方式與以往不同，在低濃度時幾乎沒有變化，而濃度升高後顯著變化。此前已經知道ATP穩定蛋白質的效果從濃度達到5毫摩爾左右時開始出現，而此次發現化學勢移也在濃度爲5毫摩爾左右時顯著發生變化。
接下來，進行了動態光散射測量、擴散係數測量和熱量測量。動態光散射測量顯示，ATP的濃度升高後，表觀分子尺寸會隨之變大。擴散係數測量顯示，ATP溶液中存在微量的進行自締合且擴散速度放緩的成分。熱量測量檢測到了自締合解開時被吸收的熱量。另外還透過分子動力學計算調查了ATP是如何進行自締合的。結果發現存在各種各樣的聚集體，也就是說，ATP在濃度較高時會進行自締合。
另外，研究團隊還着眼於存在ATP時一些蛋白質的NMR訊號會強化的情況。觀測到的NMR訊號來自蛋白質的酰胺基，但酰胺基的氫原子很容易與水的氫原子交換。一般來說，發生這種氫交換的話，NMR訊號就會減弱。因此，研究團隊認爲ATP放慢了酰胺基與水之間的氫交換速度，於是進行了分析。例如，泛素Gly75在存在ATP時，氫交換速度會減慢。換句話說，可以解釋爲ATP包圍了蛋白質，使得水分子不容易靠近蛋白質。
由於蛋白質存在一些容易吸附其他分子的區域，因此ATP有可能透過包圍它，包括這些區域在内來穩定蛋白質。上述結果在所分析的3種蛋白質中均存在，所以可以說這是ATP的一般屬性。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
