2019 Fiscal Year Research-status Report
Molecular Simulation Study of the Bio-membrane of the neuron in the early stage of Alzheimer's disease
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17K00421
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
宮下 尚之 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (20452162)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 膜タンパク質 / APP / β切断酵素 / α切断酵素 / 粗視化モデルシミュレーション / レプリカ交換分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病の初期過程の分子過程において、膜タンパク質であるアミロイド前駆体タンパク質（APP）のβ部位をβ切断酵素が切断し、その後、γ切断酵素が膜貫通部位を切断することで、APPの廃棄などがなされるが、その際にβ部位より42番目の部位が切断されることにより生じるアミロイドβ42が老人斑の主成分である事がわかってきている。
このプロセスにおいて、β切断酵素とAPPとの相互作用はラフトと呼ばれるコレステロールを多く含む膜環境で起きるとされている。一方、α切断酵素がAPPを切断する病気にならない過程があり、これはコレステロールの割合が少ない環境で相互作用しているとされている。このβ切断酵素による切断過程に進む点はある意味疾患進行の分岐点となっており、その２つの過程の違いを調べる事はアルツハイマー病の機構解明に大きく近づくと考えられる。特に膜貫通部位のダイナミクスが、この機構に関与している。
そこで本研究では、APPとβ切断酵素、APPとα切断酵素との膜貫通部位の相互作用について粗視化モデルシミュレーションを用いて明らかにする。とはいえ、β切断酵素もα切断酵素もその膜貫通部位の立体構造が未だ解かれていない。そこで、本研究ではβ切断酵素の膜貫通部位とα切断酵素の膜貫通部位の立体構造予測をレプリカ交換分子動力学法を用いて実施した。また、β切断酵素及びα切断酵素の粗視化モデルシミュレーションも実施した。
その結果、α切断酵素及びβ切断酵素の膜貫通部位の構造を予測し、脂質分子及びAPPとの相互作用を明らかにした。
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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
本研究は、APPとβ切断酵素、APPとα切断酵素との膜貫通部位の相互作用について粗視化モデルシミュレーションを用いて明らかにした。また、β切断酵素もα切断酵素もその膜貫通部位の立体構造が未だ解かれていないため、本研究ではβ切断酵素の膜貫通部位とα切断酵素の膜貫通部位の立体構造予測をレプリカ交換分子動力学法を用いて実施した。
その結果、α切断酵素及びβ切断酵素の膜貫通部位の構造を予測し、脂質分子及びAPPとの相互作用を明らかにした。
概ね研究は終了している。あとは発表などを実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
α切断酵素とAPPの相互作用についての詳細と、β切断酵素とα切断酵素の違いについての考察を深める。また、今年度は特に学会発表や論文発表を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスにより、学会発表・国際会議・研究会などに係る出張などが全てキャンセルされた。それに伴う作業に必要な物品購入もキャンセルされた為、差額が生じた。
次年度は学会発表・国際会議・研究会にて多数の発表を行い、本研究のアウトリーチを主体に活動する。予算も国際会議や学会などへの出張旅費に使用する。また、研究を深化させる為に必要とする物品の購入も行う。
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