アミロイド線維形成を制御する生体分子環境及び線維沈着による細胞傷害機構の解明

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 内木 宏延 福井大学, 医学部, 教授 (10227704)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 一浩 福井大学, 医学部, 助教 (60324159) ; 大越 忠和 福井大学, 医学部, 助教 (90362037) ; 小澤 大作 福井大学, 医学部, 特命助教 (60554524) ; 伴 匡人 久留米大学, 分子生命科学研究所, 助教 (00579667)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: アルツハイマー病 / 透析アミロイド症 / Aβ蛋白質 / アミロイド線維 / β2-ミクログロブリン / 透析アミロイドーシス

Research Abstract

本研究は、アミロイドーシス発症の分子機構を一般的に説明する新規モデルの確立を目標とする。この為に、アルツハイマー病Aβアミロイドーシス及び長期血液透析の合併症であるβ2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシスをモデル疾患に選び、1.種々の生体分子がアミロイド線維形成を促進・阻害する分子機構を、特に細胞外分子シャペロンのアミロイド線維形成抑制機構に焦点を当て、複雑な生体分子間相互作用の精密な解析を通して疾病発症機構の観点から明らかにすること、及び2.アミロイド線維による細胞傷害機構を明らかにすることを目指す。本年度の成果:
1.Aβアミロイドが脳の血管壁に蓄積して出血を引きおこす、脳アミロイドアンギオパチーの病態モデルとして、血管平滑筋細胞の基底膜成分によるAβ(1-40)アミロイド線維形成促進効果を検討した。この為に従来の試験管内反応系の反応条件を再検討し、新規反応系を構築した。試験管内Aβアミロイド線維形成において、Aβモノマーを低濃度にすると、界面と撹拌が必須であることが判明した。そこで、線維形成を強力に誘起する気液界面を排除した上で、核形成を引きおこしにくい担体に生体因子を固定化して撹拌することで、生体分子による比較的弱い線維形成誘起能を測定できる反応系を構築した。これを用いて基底膜モデルであるMatrigelや、laminin等がAβの核形成を強く誘起することを見出した。
2.β2-mアミロイド線維による関節炎のモデルとして、培養滑膜線維芽細胞に対するβ2-mアミロイド線維の毒性を評価する手法を開発し、さらに、細胞とアミロイド線維の相互作用を直接可視化する方法を検討中である。また、細胞モデルリポソームを用いて毒性機構解析も行っている。

Research Products

• [Journal Article] Ultrasonication-dependent acceleration of amyloid fibril formation (2011)
  • Author(s): So, M., et al., Goto, Yuji
  • Journal Title: J.Mol.Biol. Volume: 412(4) Issue: 4 Pages: 568-577
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.07.069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible heat-induced dissociation of β_2-microglobulin amyloid fibrils (2011)
  • Author(s): Kardos J, et al
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 50 Issue: 15 Pages: 3211-3220
  • DOI: 10.1021/bi2000017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アミロイドーシス (2011)
  • Author(s): 高橋直生, 他
  • Journal Title: 日内会誌 Volume: 100 Pages: 1282-1288
• [Journal Article] Kinetic intermediates of β_2-microglobulin fibril elongation probed by pulse-labeling H/D exchange combined with NMR analysis (2011)
  • Author(s): Konuma T., et al.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. Volume: 405 Pages: 851-862
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of β_2-microglobulin amyloid fibril formation by α_2-macroglobulin (2011)
  • Author(s): Ozawa D., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 9668-9676
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Destruction of amyloid fibrils of keratoepithelin peptides by laser irradiation coupled with amyloid-specific thioflavin T (2011)
  • Author(s): Ozawa D., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 10856-10863
  • NAID: 120006557644
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 透析アミロイドーシスの新知見 (2011)
  • Author(s): 山本卓, 他
  • Journal Title: Pharma Medica Volume: 29 Pages: 35-39
• [Journal Article] Critical role of interfaces and agitation on the nucleation of Aβ amyloid fibrils at low concentrations of Aβ monomers (2010)
  • Author(s): Morinaga A, et al.
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta. Volume: 1804 Pages: 986-995
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser-induced propagation and destruction of amyloid β fibrils (2010)
  • Author(s): Yagi H., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 285 Pages: 19660-19667
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mouse model to study human Aβ_2M amyloidosis : generation of a transgenic mouse with excessive expression of human β_2-microglobulin (2010)
  • Author(s): Zhang P., et al.
  • Journal Title: Amyloid Volume: 17 Pages: 50-62
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The amyloid fibrils of the constant domain of immunoglobulin light chain (2010)
  • Author(s): Yamamoto K., et al.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 584 Pages: 3348-3353
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pre-steady-state kinetic analysis of the elongation of amyloid fibrils of β_2-microglobulin with tryptophan mutagenesis (2010)
  • Author(s): Chatani E., et al.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. Volume: 400 Pages: 1057-1066
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct observation of minimum-sized amyloid fibrils using solution NMR spectroscopy (2010)
  • Author(s): Yoshimura Y., et al.
  • Journal Title: Protein Sci. Volume: 19 Pages: 2347-2355
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アミロイド線維形成の重合核依存性重合モデルと線維形成阻害薬の探索 (2010)
  • Author(s): 内木宏延, 他
  • Journal Title: 薬学雑誌 Volume: 130 Pages: 503-509
  • NAID: 130000259538
• [Journal Article] 透析アミロイドーシス発症の分子機構 (2010)
  • Author(s): 内木宏延
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 別册 Pages: 75-81
• [Presentation] 伸長反応中間体の観察によるアミロイド構造伝播機構の解明 (2011)
  • Author(s): 茶谷絵理, 他
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] 超音波によるアミロイド線維形成促進 (2011)
  • Author(s): 宗正智, 他
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] 超音波処理下で作製した微細アミロイド線維の構造および物性のキャラクタリゼーション (2011)
  • Author(s): 吉村優一, 他
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] 溶液NMRによるβ_2ミクログロブリンアミロイド線維形成のモノマー-線維核相互作用機構の解明 (2011)
  • Author(s): 櫻井一正, 他
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] チオフラビンTとレーザー光を利用したアミロイド線維の分解 (2011)
  • Author(s): 小澤大作, 他
  • Organizer: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府吹田市
• [Presentation] β2-ミクログロブリンアミロイド線維形成・沈着の分子機構 (2011)
  • Author(s): 内木宏延
  • Organizer: 第56回日本透析医学会学術集会・総会
  • Place of Presentation: 横浜(招待講演)
• [Presentation] 気液界面の影響を排除したアルツハイマー病βアミロイド線維の核形成検出系の開発 (2011)
  • Author(s): 長谷川一浩, 他
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 超音波によるamyloid β(1-40)の線維形成機構 (2011)
  • Author(s): 長谷川恭平, 他
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 蛍光色素チオフラビンTとレーザー光によるアミロイド線維の分解 (2011)
  • Author(s): 小澤大作, 他
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] α_2-Macroglobulin inhibits β_2-microglobulin amyloid fibril formation in vitro (2010)
  • Author(s): Ozawa D., et al.
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] βアミロイド線維の核形成における界面の影響 (2010)
  • Author(s): 長谷川一浩, 他
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] 超音波によるK3 peptideとα-synucleinのアミロイド線維形成 (2010)
  • Author(s): 水野愛子, 他
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Transmissible amyloid fibrils formed by selective N-, C-terminal sequences of mouse apolipoprotein A-II (2010)
  • Author(s): Sawashita J., et al.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] α_2-Macroglobulin inhibits β_2-microglobulin amyloid fibril formation in vitro (2010)
  • Author(s): Ozawa D., et al.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 2010-09-13
• [Presentation] Laser-induced propagation and destruction of amyloid β fibrils (2010)
  • Author(s): Yagi H., et al
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 2010-09-13
• [Presentation] Direct observation of minimum-sized amyloid fibrils using solution NMR spectroscopy (2010)
  • Author(s): Yoshimura Y., et al.
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 2010-09-13
• [Presentation] レーザー照射によるアミロイド線維の増殖と崩壊 (2010)
  • Author(s): 八木寿梓, 他
  • Organizer: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] パルスラベルH/D交換法とNMRを用いたβ2ミクログロブリンの線維伸長中間体の解析 (2010)
  • Author(s): 小沼剛, 他
  • Organizer: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] 超音波による超高速アミロイド線維形成反応 (2010)
  • Author(s): 宗正智, 他
  • Organizer: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-06-16
• [Presentation] β_2-ミクログロブリンが形成するアミロイド線維の溶液NMRによる直接観察 (2010)
  • Author(s): 吉村優一, 他
  • Organizer: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-06-16
• [Presentation] マウスF型apolipoprotein A-II(apoA-II)のC末アミノ酸配列はアミロイド線維形成を阻止する (2010)
  • Author(s): 澤下仁子, 他
  • Organizer: 日本基礎老化学会第33回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] The role of interfaces and agitation on the fibril formation of amyloid β-protein (2010)
  • Author(s): Morinaga A., et al.
  • Organizer: Alzheimer's Association International Conference on Alzheimer's Disease 2010
  • Place of Presentation: Hawaii