生体環境でのアポリポタンパク質アミロイド形成機構の解明とその制御法の開発

• Project/Area Number: 16J01828
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 水口 智晴 徳島大学, 大学院薬科学教育部, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: アポリポタンパク質 / アミロイド / 脂質 / ホスファチジルセリン / アクリロダン / コレステロール / 糖鎖

Outline of Annual Research Achievements

アポリポタンパク質A-I（アポA-I）は、高密度リポタンパク質（HDL）の主要構成タンパク質であり、血中コレステロールの恒常性維持に重要な役割を担っている。アポA-Iはリポタンパク質粒子間での可逆的な結合平衡によって機能を調節しているが、その柔軟で不安定な高次構造ゆえ遺伝子変異や酸化などの修飾によりアミロイド線維化を起こしやすいことが知られている。
これまで、アポA-Iの代表的なアミロイドーシス変異であるIowa（G26R）変異が、水溶液中のみならず脂質膜環境下でも線維形成を促進することを報告してきた。さらに、構成脂質組成の影響を評価したところ、酸性リン脂質であるホスファチジルセリン（PS）はIowa変異型アポA-Iの線維形成を阻害することが示された。本研究では、アポA-Iタンパク質の局所環境の評価により、生体膜環境でのアポA-Iアミロイド線維形成機序の解明を目指す。
アポA-Iにシステイン残基を導入した変異体を設計・作製し、環境感受性蛍光プローブであるアクリロダンで標識した。アクリロダンは周囲環境により最大蛍光波長がシフトする特性を有するため、脂質膜結合時の局所的な環境評価が可能である。結果、PSを含有する脂質膜上ではIowa変異周辺が親水的環境に露出しており、この領域がアポA-IとPSとの相互作用に関与することが示された。
アポA-Iアミロイドーシスは、遺伝子変異の違いにより線維の沈着する臓器が異なることが知られている。脂質組成の違いにより線維形成性が影響を受けることは、アポA-Iアミロイドーシスの発症メカニズムを解明する上で重要な知見であると言える。さらに、部位特異的な蛍光測定による解析を進めることで、脂質とアポA-Iの相互作用様式および線維形成機序について詳細な分子メカニズムの解明が期待される。本成果は本年Scientific Reportsに掲載された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effect of Phosphatidylserine and Cholesterol on Membrane-mediated Fibril Formation by the N-terminal Amyloidogenic Fragment of Apolipoprotein A-I (2018)
  • Author(s): Mizuguchi Chiharu、Nakamura Mitsuki、Kurimitsu Naoko、Ohgita Takashi、Nishitsuji Kazuchika、Baba Teruhiko、Shigenaga Akira、Shimanouchi Toshinori、Okuhira Keiichiro、Otaka Akira、Saito Hiroyuki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 5497-5497
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23920-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Immunochemical Approach for Monitoring of Structural Transition of ApoA-I upon HDL Formation Using Novel Monoclonal Antibodies (2017)
  • Author(s): H. Kimura, S. Mikawa, C. Mizuguchi, Y. Horie, I. Morita, H. Oyama, T. Ohgita, K. Nishitsuji, A. Takeuchi, S. Lund-Katz, K. Akaji, N. Kobayashi, H. Saito
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Issue: 1 Pages: 2988-2988
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03208-8
  • NAID: 120006534990
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fluorescence study of the effect of the oxidized phospholipids on amyloid fibril formation by the apolipoprotein A-I N-terminal fragment (2017)
  • Author(s): Vus Kateryna、Girych Mykhailo、Trusova Valeriya、Gorbenko Galyna、Kinnunen Paavo、Mizuguchi Chiharu、Saito Hiroyuki
  • Journal Title: Chem. Phys. Lett. Volume: 688 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2017.09.037
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Combined thioflavin T - Congo red fluorescence assay for amyloid fibril detection (2016)
  • Author(s): Girych, M., Gorbenko, G., Maliyov, I., Trusova, V., Mizuguchi, C., Saito, H., Kinnunen, P.
  • Journal Title: Methods and Applications in Fluorescence Volume: 4(3) Issue: 3 Pages: 034010-034010
  • DOI: 10.1088/2050-6120/4/3/034010
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Heparin promotes fibril formation by the N-terminal fragment of amyloidogenic apolipoprotein A-I (2016)
  • Author(s): Mikawa, S., Mizuguchi, C., Nishitsuji, K., Baba, T., Shigenaga,A., Shimanouchi, T., Sakashita, N., Otaka, A., Akaji, K., Saito, H.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 590(20) Issue: 20 Pages: 3492-3500
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12426
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Conformational Plasticity of JRAB/MICAL-L2 Provides 'Law and Order' (2016)
  • Author(s): A. Sakane, S. Yoshizawa, M. Nishimura, Y. Tsuchiya, N. Matsushita, K. Miyake, K. Horikawa, I. Imoto, C. Mizuguchi, H. Saito, T. Ueno, S. Matsushita, H. Haga, S. Deguchi, K. Mizuguchi, H.
  • Journal Title: Molecular Biology of the Cell Volume: 27 Issue: 20 Pages: 3095-3108
  • DOI: 10.1091/mbc.e16-05-0332
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Effects of Iowa (G26R) mutation on fibril formation by an amyloidogenic N-terminal fragment of apoA-I (2018)
  • Author(s): Chiharu Mizuguchi, Eriko Ito, Mitsuki Nakamura, Takashi Ohgita, Teruhiko Baba, Toshinori Shimanouchi, Keiichiro Okuhira, Hiroyuki Saito
  • Organizer: 16th International Symposium on Amyloidosis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アミロイドーシス変異アポA-Iのホスファチジルセリンとの相互作用領域の特定 (2018)
  • Author(s): 中村光希、栗光直子、水口智晴、扇田隆司、斎藤博幸
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] Iowa変異型アポA-Iのアミロイド形成に及ぼす脂質組成の影響 (2017)
  • Author(s): 水口智晴, 三河志穂, 馬場照彦, 奥平桂一郎, 斎藤博幸
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-25
• [Presentation] 脂質膜組成によるIowa変異型アポA-Iのアミロイド線維形成性の変化 (2017)
  • Author(s): 水口智晴、三河志穂、扇田隆司、馬場照彦、島内寿徳、奥平桂一郎、斎藤博幸
  • Organizer: 日本膜学会第39年会
• [Presentation] Iowa変異型アポA-Iのアミロイド形成はホスファチジルセリンによって抑制される (2017)
  • Author(s): 水口智晴、伊藤恵理子、中村光希、扇田隆司、馬場照彦、島内寿德、奥平桂一郎、斎藤博幸
  • Organizer: 第15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
• [Presentation] Iowa変異型アポA-IはN末フラグメントのアミロイド形成を促進する (2017)
  • Author(s): 水口智晴、伊藤恵理子、中村光希、扇田隆司、馬場照彦、島内寿徳、奥平桂一郎、斎藤博幸
  • Organizer: 第11回 次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
• [Presentation] 脂質膜組成によるIowa変異型アポA-Iの線維化制御メカニズムの解明 (2017)
  • Author(s): 水口智晴、伊藤恵理子、中村光希、扇田隆司、馬場照彦、重永章、島内寿徳、奥平桂一郎、大高章、斎藤博幸
  • Organizer: 膜シンポジウム2017
• [Presentation] Iowa変異型アポA-Iのアミロイド線維形成に及ぼすホスファチジルセリンとコレステロールの影響 (2017)
  • Author(s): 水口智晴、伊藤恵理子、中村光希、扇田隆司、馬場照彦、島内寿徳、奥平桂一郎、斎藤博幸
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] アミロイドーシス変異アポA-I Iowaの脂質膜結合状態の解析 (2016)
  • Author(s): 水口智晴, 三河志穂, 馬場照彦, 島内寿徳, 重永章, 奥平桂一郎, 大高章, 斎藤博幸
  • Organizer: 膜シンポジウム2016
  • Place of Presentation: 関西大学100周年記念会館（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] Effect of heparin on amyloid fibril formation of apoA-I fragment peptides (2016)
  • Author(s): Mikawa, S., Mizuguchi, C., Morita, I., Oyama, H., Baba, T., Shigenaga, A., Shimanouchi, T., Kobayashi, N., Otaka, A., Akaji, K., Saito, H.
  • Organizer: The 53rd Japanese Peptide Symposium
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2016-10-26
• [Presentation] Iowa変異型アポA-Iによる脂質膜環境下でのアミロイド線維形成 (2016)
  • Author(s): 水口智晴, 三河志穂, 馬場照彦, 島内寿徳, 重永章, 奥平桂一郎, 大高章, 斎藤博幸
  • Organizer: 第4回 日本アミロイドーシス研究会学術集会
  • Place of Presentation: KKRホテル東京（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-08-19