2018 Fiscal Year Annual Research Report
Structural organic chemistry in inhibitory mechanism of amyloid beta oligomerization
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16H06194
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村上 一馬 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80571281)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 脳神経疾患 / アルツハイマー病 / 有機化学 / 生薬 / アミロイドβ / NMR / 質量分析 / 代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病(AD)の原因物質であるアミロイドβ(Aβ42)は，2あるいは3量体を基本単位としてオリゴマー(12~24量体)化することにより神経細胞毒性を示す．近年，Aβ42の毒性オリゴマー化に不可欠な凝集核形成過程を阻害する薬剤として，漢方・抑肝散の構成生薬であるチョウトウコウからウンカリン酸(UA-C)を同定した．UA-Cは，これまでに明らかにした，核形成阻害に必要な構造因子（カテコール構造と平面性）の中で，カテコール構造を有さないことから，その作用機構に興味がもたれる．本研究では，Aβ42のオリゴマー形成阻害機構の解明を目的として，UA-CとAβ42オリゴマーとの結合様式を質量分析，核磁気共鳴法を駆使して明らかにする．さらに，UA-Cと似た構造因子をもつ生薬由来の天然物ライブラリーにも着目し，同様に研究を進める．
今年度は，生薬ライブラリー(100種)および天然物バンクの初期ライブラリー(80種)のスクリーニングの結果，凝集阻害に必要な構造因子として，カルボキシ基を明らかにし，結合しているトリテルペンやアントラキノン骨格などの母核構造によって，標的とする凝集過程（核形成過程および線維伸長過程）が異なることを解明した．特に，トリテルペンのウルサン骨格は，Aβ42の2あるいは3量体の形成阻害に寄与していた．続いて，ハス関連生薬を用いた多変量解析の予備検討を行った結果，ケルセチン等のオリゴマー化抑制成分の同定の手がかりを迅速に得ることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までに，NMRおよび質量分析法を駆使することで，UA-CによるAβ42凝集核形成抑制の作用機序を明らかにし，トリテルペンに結合したカルボキシ基をAβ42オリゴマー化抑制に関する「第３の構造因子」として同定した．さらに，生薬ライブラリーを用いて，本知見を検証するとともに，ウワバインなどのトリテルペン配糖体の関与についても初めて見出した．カルボキシ基の役割については，原著論文（Chem Commun誌）を発表した．次に，生薬として有用な青ジソ成分であり，カテコール構造と平面性を有するカルコン類は，Aβ42のオリゴマー化を抑制することを明らかにした．さらに，生薬として多くの使用例が知られるハスの実や枝などの部位別に抽出成分を多変量解析に供したところ，通常の分画操作を行わずに，特定のオリゴマー化抑制物質が含まれる可能性が示唆された．本研究では，これまでAβ42凝集阻害剤としてあまり注目されていなかった「生薬」をキーワードとして，複数の有用成分を見出すとともに，その作用機序の一端を解明することができた．
以上の理由により，本研究はおおむね順調に進展しているものと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度，生薬ライブラリー(100種)および天然物バンクの初期ライブラリー(80種)のスクリーニングによって，カルボキシ基が結合している様々な母核構造について凝集阻害における役割を詳細に検証した．さらに，トリテルペン配糖体の寄与の可能性も見いだしたことから，次年度は，天然物バンクのメインライブラリー(400種)およびヒット化合物の類縁体の活性評価を行うことで，次なるオリゴマー抑制構造因子について調べる．また，カルコン類の酸化代謝物はAβ42と共有結合することで凝集を阻害するデータを得ていることから，カルコン類の推定代謝化合物を合成し，活性本体の同定を試みる．その後，カルコン類あるいは代謝化合物の脳内移行性をADモデルマウスを用いて解析する．さらに，LC-MS法を駆使した多変量解析に関しては，今年度ある程度確立した解析手法に基づいて，オリゴマー化阻害成分の一斉探索を実現するために，ハス以外にシソなどにも対象を拡張する．
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| Remarks |
京都大学アカデミックデイ2018（アウトリーチ活動）で共同発表（タイトル：アミロイドβの凝集を抑制する天然物，出展代表者：入江一浩）
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Role of the carboxy groups of triterpenoids in their inhibition of the nucleation of amyloid β42 required for forming toxic oligomers2018
Author(s)
Murakami Kazuma, Yoshioka Takuya, Horii Shiori, Hanaki Mizuho, Midorikawa Satohiro, Taniwaki Shinji, Gunji Hiroki, Akagi Ken-ichi, Kawase Taiji, Hirose Kenji, Irie Kazuhiro
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Journal Title
Chemical Communications
Volume: 54
Pages: 6272～6275
DOI
Peer Reviewed
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