微小管切断酵素とタウ蛋白質の競合関係に着目した認知症治療薬の創薬基盤

• Project/Area Number: 13J09612
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 岩谷 奈央子 名古屋大学, 創薬科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: katanin / 微小管切断 / AAA ATPase / 神経変性疾患

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、微小管切断酵素であるkatanin p60 (kp60)と、微小管安定化因子であり神経変性疾患の原因蛋白質の一つ、タウの競合関係を解明することにより、神経細胞死から認知症の発症メカニズムの理解と治療薬の創薬基盤を築くことを目的とした。本年度は、kp60とタウの相互作用解析を進めるとともに、引き続きkp60の詳細な機能解析を行った。
1. タウ蛋白質の微小管結合領域のR1～R4ペプチドとkp60の相互作用実験に着手した。特に、R2およびR3がkp60の微小管切断を阻害する結果が示唆された。この結果は、タウの細胞内機能や異常リン酸化タウによる神経細胞死等の医学生理学上の重要な機能を解明するための重要な鍵となると考えられる。
2. これまでに同定したkp60 N末端ドメイン（NTD）結合ペプチドとkp60 NTD間の結合が弱く、明確な解離定数を決定することができなかった。そこで、さらに強くkp60 NTDに結合するペプチドを設計し、両者の結合と微小管切断活性の阻害について検討を行った。
3. カイコ-バキュロウイルス発現系システムを利用し、より安定な微小管切断活性を有したkp60を得ることができた。これにより、大腸菌発現系により調製したkp60を用いて予備実験を行った上で、精度の高い超遠心実験およびATPase活性測定を行うことができた。kp60とチューブリンC-tailの相互作用実験では、複数の実験系すべてから、ベータチューブリンC-tailペプチドのみがkp60の微小管切断を阻害し、kp60の微小管切断活性部位と直接相互作用する結果が示された。
4. 引き続き神経変性疾患の原因蛋白質の凝集性について研究を行い、これに関連した成果論文を国際学会誌へ発表した。1つは現在投稿中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nuclear magnetic resonance evidence for the dimer formation of beta amyloid peptide 1-42 in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol. (2016)
  • Author(s): Yoshiki Shigemitsu, Naoko Iwaya, Natsuko Goda, Mizuki Matsuzaki, Takeshi Tenno, Akihiro Narita, Minako Hoshi, Hidekazu Hiroaki
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 498 Pages: 59-67
  • DOI: 10.1016/j.ab.2015.12.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MIT domain of Vps4 is a Ca^<2+>-dependent phosphoinositide-binding domain (2013)
  • Author(s): Naoko Iwaya, Hirotoshi Takasu, Natsuko Goda, Masahiro Shirakawa, Toshiki Tanaka, Daizo Hamada, Hidekazu Hiroaki
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 153巻 Issue: 5 Pages: 473-481
  • DOI: 10.1093/jb/mvt012
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structure and molecular mechanism of the microtubule severing enzyme using NMR (2015)
  • Author(s): 岩谷 奈央子、野田 翔太、合田 名都子、天野 剛志、廣明 秀一
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center（Honolulu）
  • Year and Date: 2015-12-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure and function of katanin, a microtubule severing protein (2015)
  • Author(s): 岩谷 奈央子
  • Organizer: International Workshop ～High Resolution Cell Biology～
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市）
  • Year and Date: 2015-10-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 食品由来のアミロイドbeta凝集阻害成分探索のためのNMRスクリーニング技術 (2014)
  • Author(s): 岩谷奈央子、合田名都子、重光佳基、天野剛志、星美奈子、廣明秀一
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 天然変性タンパク質と低分子のNMR滴定実験における主成分分析の利用 (2014)
  • Author(s): 岩谷奈央子、重光佳基、天野剛志、合田名都子、松崎瑞希、成田哲博、阿部義人、星美奈子、廣明秀一
  • Organizer: 第53回NMR討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学コンベンションセンター（大阪府・吹田市）
  • Year and Date: 2014-11-04 – 2014-11-06
• [Presentation] 微小管切断酵素kataninの構造と機能に関する研究 (2014)
  • Author(s): 岩谷奈央子、野田翔太、合田名都子、天野剛志、廣明秀一
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] 微小管切断酵素kataninの構造と機能に関する研究 (2014)
  • Author(s): 岩谷奈央子、野田翔太、合田名都子、天野剛志、廣明秀一
  • Organizer: 第12回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
  • Place of Presentation: 箱根高原ホテル（神奈川県・足柄下郡箱根町）
  • Year and Date: 2014-07-14 – 2014-07-15
• [Presentation] 2つのAAA ATPase、Vps4とkatanin p60の基質作用機序の比較 (2014)
  • Author(s): 岩谷奈央子、合田名都子、白川昌宏、田中俊樹、浜田大三、廣明秀一
  • Organizer: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 横浜産貿ホール（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Presentation] Vps4 MITドメインのカルシウム依存的な膜脂質結合機能 (2013)
  • Author(s): 岩谷 奈央子、合田 名都子、白川 昌宏、田中 俊樹、浜田 大三、廣明 秀
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: ポートピアホテル(神戸市)
  • Year and Date: 2013-12-04
• [Presentation] Kataninの微小管切断を阻害するペプチドの探索 (2013)
  • Author(s): 野田 翔太、岩谷 奈央子、合田 名都子、天野 剛志、廣明 秀一
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: ポートピアホテル(神戸市)
  • Year and Date: 2013-12-04
• [Presentation] 大腸菌で発現させた組換えAβモノマーのASPD形成能の評価 (2013)
  • Author(s): 岩谷 奈央子、井上 雅文、合田 名都子、天野 剛志、星 美奈子、廣明 秀一
  • Organizer: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: とりぎん文化会館(鳥取市)
  • Year and Date: 2013-06-12