澱粉樣蛋白原線維
澱粉樣蛋白原線維是蛋白質和肽的針狀聚集體，不考慮前驅物，原線維表現出相似的形態-即沒有分支，通常長度大約為μm，厚度大約為10nm，現今有超過20種蛋白質的原線維與人類疾病相關。β₂-microglobulin(β₂m)存在於長期透析患者中，被認為是透析相關澱粉樣變性的起源。




β₂m澱粉樣蛋白原線維的核心結構
β-折疊結構在原線維中占主導地位，β-鏈垂直於原線維長軸，其中也存在環、凸起和轉彎。為了使分析更簡單，我們使用具有β₂m部分序列且具有自身線維化傾向的肽片段[²¹NFLNCYVSG ²⁹ (β₂m_21-29) and ²¹NFLNCYVSGFH³¹ (β₂m_21-31)]，並通過以下方式分析肽原線維的分子結構：紅外線性二向色光譜，¹³C同位素標記紅外光譜，真空紫外圓二色光譜和低頻拉曼光譜，這些實驗讓我們能夠清楚了解β₂m_21-31澱粉樣蛋白原線維的詳細分子結構。

[1] H.Hiramatsu, Y.Goto, H.Naiki, T.Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3008-3009.
[2] H.Hiramatsu, Y.Goto, H.Naiki, T.Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7988-7989.
[3] H.Hiramatsu, T.Kitagawa, Biochimica et Biophysica Acta 2005, 1753, 100-107.
[4] K.Matsuo, H.Hiramatsu, K.Gekko, H.Namatame, M.Taniguchi, R.Woody, J. Phys. Chem. B 2014, 118, 2785-2795.
[5] S.Shigeto, C.-F.Chang, H.Hiramatsu, J. Phys. Chem. B, 2017, 121, 490-496.


形態差異的起源
除了具有針狀形態的原線維外，β₂m在高鹽濃度存在下形成“蠕蟲狀”聚集體，為了深入了解形態差異的起源，我們將IR和拉曼（以及真空UV圓二色譜）光譜應用於針狀和蠕蟲狀樣品，通過對光譜中COOH和COO^-帶的分析，我們發現形態差異伴隨著羧基的不同電離態，它表明了羧基在兩種聚集體之間參與的氫鍵（鹽橋）形成的差異。

[5] H.Hiramatsu, M.Lu, K.Matsuo, K.Gekko, Y.Goto, T.Kitagawa, Biochemistry, 2010, 49, 742-751.


利用¹³C標記進行結構分析
肽主鏈中的C=O伸展產生強IR吸收（Amide I，AmI）帶，並且已知AmI帶的帶特徵提供關於肽和蛋白質的二級結構的訊息，該方法應用於澱粉樣原線維的結構分析，並確定了二級結構（即β-折疊和不規則結構），為了更詳細地了解肽結構，我們在肽主鏈上進行了¹³C同位素標記，並分析了¹³C標記殘基的AmI帶的峰位置，成功確定了每種殘基的二級結構， 而關於“每個殘基”的結構訊息足夠讓我們精確地討論很多問題。

[6] H.Hiramatsu, Y.Goto, H.Naiki, T.Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7988-7989.
[7] M.Lu, H.Hiramatsu, Y.Goto, T.Kitagawa, J. Mol. Biol. 2006, 362, 355-364.
[8] H.Hiramatsu, M.Lu, Y.Goto, T.Kitagawa, Bull. Chem. Soc. Jpn 2010, 83, 495-504.