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Elucidation of intracellular aggregation mechanism of ALS-causing protein and development of aggregation inhibitor

Research Project

Project/Area Number 22K11870
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
Research InstitutionHyogo Medical University

Principal Investigator

藤原 範子  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (10368532)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉原 大作  兵庫医科大学, 薬学部, 助教 (00567266)
崎山 晴彦  千里金蘭大学, 生活科学部, 准教授 (30508958)
江口 裕伸  兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (60351798)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsALS / 筋萎縮性側索硬化症 / SOD1 / 凝集体 / アミロイド / 凝集
Outline of Research at the Start

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、運動神経が選択的に変性する神経変性疾患で、病変部位には封入体が観察される。ALSの原因となるタンパク質の凝集が神経細胞死を引き起こすと考えられているものの、その分子機序は不明である。ALS原因タンパク質の一つであるCu/Zn-スーパーオキシドディスムターゼ(SOD1)の細胞内凝集を促進させて検出しやすくする方法を申請者らは見出した。本研究では、この方法を用いて変異SOD1の細胞内凝集機構の解明と凝集阻害物質の探索を進める予定である。

Outline of Annual Research Achievements

筋萎縮性側索硬化症(ALS)を含む神経変性疾患では、原因タンパク質のミスフォールディングや凝集・アミロイド化が発症や病態に関与すると考えられている。抗酸化酵素として働くCu/Zn-スーパーオキシドディスムターゼ(SOD1)の点変異や欠失変異が家族性のALSを引き起こすことが明らかになっているが、その発症機構は不明のままである。ALS変異SOD1は野生型SOD1に比べて不安定で凝集しやすい性質があるが、細胞内でのSOD1凝集体は小さくて観察しにくい欠点があった。本研究は、申請者が考案した「変異SOD1の細胞内凝集を容易に検出する発現系(proteinX-SOD1-EGFP)」を用いて「細胞内凝集に必要な最小SOD1コア配列やアミノ酸残基を決定することによって、SOD1の凝集機構を解明し、その凝集を阻害する物質を探索すること」を目的とした。
2023年度までの研究で、当該発現系を用いるとALS変異SOD1(A4VやG93A)は野生型SOD1と比べて細胞内で大きな凝集体を形成し、その凝集体の数が著しく増加することを見出した。SOD1のC末端側を順次欠損させていき、凝集体形成の有無を検討した。その結果、1-34は凝集体を形成しないが、1-35よりも長いSOD1ペプチドを含むと凝集体を形成することが明らかになった。I35を他の分枝鎖アミノ酸に置換した1-35ペプチドは凝集体を形成したが、親水性アミノ酸であるセリン(I35S)やリシン(I35K)に置換すると凝集体を形成しなかった。さらに、凝集体を形成するALS変異SOD1(A4VやG93A)にI35Sの変異を加えると、凝集体の形成は著しく低下した。以上の結果より、proteinX-SOD1-EGFPの凝集体形成に必要なN末端側の最小配列が1-35で、I35が凝集体形成に重要な役割を果たしていることが明らかになった。(論文投稿中)

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

SOD1の細胞内凝集に必要なN末端側の最小配列とアミノ酸残基を特定することができたことから、本研究課題は順調に進捗していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

細胞内で凝集体を形成する発現系における変異SOD1やSOD1ペプチドが細胞に及ぼす影響を検討し、凝集阻害薬の開発のために、簡易で効果的なスクリーニング方法を確立していく。
また、凝集体を形成するproteinX-ALS変異SOD1-EGFPと形成しないproteinX-SOD1-EGFPをショウジョウバエモデルに発現させ、凝集体の形成がALS発症に関わるかどうかを検証する予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] スーパーオキシドディスムターゼ1の野生型とG93A変異体の分子の揺らぎの違いに関する分子動力学的研究2024

    • Author(s)
      福島 和明、藤原 範子
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 家族性ALS原因タンパク質SOD1のアミロイド化配列と凝集体形成配列の比較2023

    • Author(s)
      矢埜杏果,浅井新喜,東野智行,吉原大作,江口裕伸,崎山晴彦,鈴木敬一郎,藤原範子
    • Organizer
      第69回日本生化学会近畿支部例会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 家族性ALS原因タンパク質であるSOD1の細胞内凝集に寄与するアミノ酸残基の同定2023

    • Author(s)
      浅井新喜, 矢埜杏果, 東野智行, 吉原大作, 江口裕伸, 鈴木敬一郎, 藤原範子
    • Organizer
      第69回日本生化学会近畿支部例会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 家族性ALSの原因となるSOD1の細胞内凝集コア配列とアミロイドコア配列の比較検討2023

    • Author(s)
      矢埜 杏果、浅井 新喜、東野 智行、吉原 大作、江口 裕伸、崎山 晴彦、鈴木 敬一郎、藤原 範子
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 家族性ALSを引き起こすSOD1の細胞内凝集におけるIle35の重要性2023

    • Author(s)
      浅井 新喜、矢埜 杏果、東野 智行、吉原 大作、江口 裕伸、崎山 晴彦、鈴木 敬一郎、藤原 範子
    • Organizer
      第46回日本神経科学大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 家族性ALSを引き起こす変異SOD1の凝集体形成に寄与するIle352023

    • Author(s)
      矢埜 杏果, 浅井 新喜, 東野 智行, 吉原 大作, 江口 裕伸, 崎山 晴彦, 鈴木 敬一郎, 藤原 範子
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ALS原因タンパク質であるSOD1のアミロイドゲルの研究から細胞内凝集の研究へ2023

    • Author(s)
      藤原 範子
    • Organizer
      第14回 タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ALS原因タンパク質であるSOD1の凝集体形成に必要なアミノ酸配列の同定2022

    • Author(s)
      東野 智行, 浅井 新喜, 矢埜 杏果, 吉原 大作, 江口 裕伸, 崎山 晴彦, 藤原 範子, 鈴木 敬一郎
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Comparison of the sequences required for intracellular aggregation and amyloid formation of SOD1 causing familial ALS2022

    • Author(s)
      Kyoka Yano, Tomoyuki Higashino, Yoshiyuki Asai, Daisaku Yoshihara, Hironobu Eguchi, Haruhiko Sakiyama, Noriko Fujiwara, Keiichiro Suzuki
    • Organizer
      Asian Pacific Prion Symposium 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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