コート小胞形成における動的秩序形成メカニズムの解明

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 二井 勇人 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (90447459)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: COPII小胞 / リポソーム / 試験管内再構成 / アルツハイマー病 / アミロイドβ / γセクレターゼ

Outline of Annual Research Achievements

リポソームと酵母のCOPIIタンパク質（Sar1GTPase、Sec23/24複合体、Sec13/31複合体、Sec12）を用いて、試験管内でCOPII輸送小胞を生成させ、その分子機構を解析した。Sar1は、Sec12GEFによって活性化され膜上へ移行してコート形成の核となるが、Sec24GAPによって不活化され膜から脱離する。COPII小胞の大きさは直径約60 nmである。本研究では、様々な大きさのリポソームを調製し、①Sar1の活性を検出するトリプトファン蛍光、②コートの形成を検出する散乱光の二つの手法を用いて、膜の曲率がSar1活性化とコートの安定性におよぼす影響を解析した。その結果、直径約60 nmのリポソーム上では、直径約200nmのリポソームと比べて、Sec12のGEF活性が２倍に促進してSar1が活性化され、コートの崩壊が抑えられて約２割のコートが崩壊せずに安定化した。曲率が高まった小胞上ではSec12の活性が上昇し、コートが維持されることが明らかとなった。以上の成果は、現在投稿準備中である。
アルツハイマー病の原因となるアミロイドβ（Aβ）の小胞での形成機構についても、ヒトのγセクレターゼとアミロイド前駆体を発現した酵母を用いて解析を行った。ミクロソームからCOPII小胞を生成させ、Aβを検出した結果、小胞内でAβ生成が促進することが明らかとなった。さらに、酵母発現系を用いて、Aβ生成に影響をもたらす化合物をスクリーニングした結果、脂質プラズマローゲン（phosphatidylethanolamine plasmalogen）が、Aβ生成を阻害することが明らかとなった（J. Biochem. 2015）。また、γセクレターゼの触媒サブユニットであるプレセニリンについて、家族性アルツハイマー病変異体の異常活性を回復する活性化スクリーニングを行い、Aβの生成を抑制することに成功した(J. Biol. Chem. 2016)

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] Suppressor Mutations for Presenilin 1 Familial Alzheimer Disease Mutants Modulate γ-Secretase Activities (2016)
  • Author(s): Eugene Futai, Satoko Osawa, Tetsuo Cai, Tomoya Fujisawa, Shoichi Ishiura and Taisuke Tomita
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 291 Issue: 1 Pages: 435-436
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.629287
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phosphatidylethanolamine plasmalogen enhances the inhibiting effect of phosphatidylethanolamine on γ-secretase activity (2015)
  • Author(s): Tomoko Onodera, Eugene Futai, Eiichiro Kan, Naoki Abe, Takafumi Uchida, Yoshiyuki Kamio and Jun Kaneko
  • Journal Title: Journal of Biochemistry,156,(2015)] Volume: 156 Issue: 5 Pages: 301-309
  • DOI: 10.1093/jb/mvu074
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 家族性アルツハイマー病PS1変異の異常活性を回復させるサプレッサー変異の解析 (2015)
  • Author(s): 二井勇人、大沢智子、蔡哲夫、石浦章一、富田太輔
  • Organizer: 第20回病態プロテアーゼ学会
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテルグランコート名古屋（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-08-21