プリオン蛋白質構造の原子間力顕微鏡と磁気共鳴法を用いた新たな分子イメージング

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19380172
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 稲波 修 Hokkaido University, 大学院・獣医学研究科, 教授 (10193559)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲葉 睦 北海道大学, 大学院・獣医学研究科, 教授 (00183179) ; 堀内 基広 北海道大学, 大学院・獣医学研究科, 教授 (30219216) ; 桑原 幹典 北海道大学, 名誉教授 (10002081) ; 浅沼 武敏 宮崎大学, 農学部, 教授 (40332473)
• Keywords: プリオン / 電子スピン共鳴(ESR) / スピンラベル法 / 動的構造変化 / 部位特異的スピンラベル法 / パルスESR / CJD / 構造生物学

Research Abstract

本研究はBSEやCJDなどのプリオン病の原因物質であるプリオンタンパク質の病態における凝集体(PrP^<sc>)への変化を原子間力顕微鏡ならびに電子スピン共鳴法を用いて明らかにすることを目的とした。このプリオン凝集体への変化を起こすには細胞内低pH器官であるエンドソームで起きることから、pHの低下が必須であると考えられている。本研究ではpH7.0の生理条件からpa4.0に変化させたときの構造変化を明らかにすることを試みた。原子間力顕微鏡で家族性CJDでよく見られる変異体プリオンD177NはpH4.0、変性下で72時間振盪することで変異を持っていない野生型よりも効率よく線維状の凝集体が観察された(長さ約0.5〜1.5μm太さ約20〜50nm)。また、β構造のこの低pH処理で増加することはThioflavin Tを用いた蛍光分光測定により明らかとなった。以上の結果はDeMarcoらのグループによって既に電子顕微鏡やシミュレーションで予想されているプリオン病原体構造に極めて近い構造であることを示している。また、さらにsite-directed spin labeling(SDSL)法を用い、3つのpH感受性領域をESRによる解析で見出した。それは(1)αヘリックス1(H1)のN末端領域、(2)同じくH1のC末端領域、(3)βシート2(S2)であった。更に、D177とR163が形成する塩橋とH176とH186の2つのヒスチジン残基について、のpH感受性に対する影響をこれらの組換えタンパク質を作成し解析したところ、D177が形成する塩橋やH176のプロトン化がS2のpH依存性構造変化に影響を与えることが見いだされたこのことから、D177Nといったアミノ酸の突然変異で発症する遺伝性CJDやFFIは、S2の構造変化が引き金となりPrPscが形成される可能性力宝あると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Radiation-induced apoptosis of tumor cells is facilitated by inhibition of the interaction between Survivin and Smac / DIABLO (2008)
  • Author(s): Ogura, A., Watanabe, Y., Iizuka, D., Yasui, H., Amitani, M., Kobayashi, S., Kuwabara, M., and Inanami, O.
  • Journal Title: Cancer Lett. 259 Pages: 71-81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of HIF-lalpha by the anticancer drug TAS106 enhances X-ray-induced apoptosis in vitro and in vivo (2008)
  • Author(s): Yasui, H., Ogura, A., Asanuma, T., Matsuda, A., Kashiwakura, I., Kuwabara, M., Inanami, O.
  • Journal Title: Br. J. Cancer 299 Pages: 1442-1452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A BOLD-fMRI study of cerebral activation induced by injection of algesic chemical substances into the anesthetized rat forepaw (2008)
  • Author(s): Asanuma, T., Yasui, H., Sato, M., Inanami, O. and Kuwabara, M.
  • Journal Title: Jpn. J. Vet. Res. 56 Pages: 99-107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of cell survival and death signals induced by oxidative stress (2008)
  • Author(s): Kuwabara, M., Asanuma, T., Niwa. K. and Inanami. O.
  • Journal Title: J. Clin. Biochem. Nutr. 43 Pages: 51-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shimoyama, Y. 2008. Dynamics and local ordering of_spin-labeled prion protein : an ESR simulationstudy of a highly PH-sensitive site (2008)
  • Author(s): Chiang. Y. W. Otoshima, Y., Watanabe, Y., Inanami, O.
  • Journal Title: J. Biomol. Struct Dyn. 26 Pages: 355-366
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of the protective ability of a free radical trapping compound against rat C6 and F98 gliomas with diffusion tensor fiber tractography (2008)
  • Author(s): Asanuma, T., Doblas, S., Tesiram, Y. A., Saunders, D., Cranford, R., Yasui, H., Inanami. O., Smith, N., Floyd, R. A., Kotake, Y. and Towner, R. A.
  • Journal Title: J. Magn. Reson. Imaging 28 Pages: 574-587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diffusion tensor imaging and fiber tractography of C6 rat glioma (2008)
  • Author(s): Asanuma, T., Doblas, S., Tesiram, Y. A., Saunlers, D., Cranford, R., Pearson, J., Abbott, A., Smith, N. and Towner, R. A.
  • Journal Title: J. Magn. Reson. Imaging 28 Pages: 566-573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purvalanol A induces apoptosis and downregulation of antiapoptotic proteins through abrogation of phosphorylation of JAK2 / STAT3 and RNA polymerase II (2008)
  • Author(s): Iizuka, D., Ogura, A., Kuwabara, M. and Inanami, O.
  • Journal Title: Anticancer Drugs 19 Pages: 565-572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The antiproliferative effect of bovine lactoferrin on canine mammary gland tumor cells (2008)
  • Author(s): Yamada, Y., Sato, R., Kobayashi, S., Hankanga, C., Inanami, O., Kuwabara, M., Momota, Y., Tomizawa, N. and Yasuda, J.
  • Journal Title: J. Vet. Med. Sci. 70 Pages: 443-448
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of bovine lactoferrin on functions of activated feline peripheral blood mononuclear cells during chronic feline immunodeficiency virus infection (2008)
  • Author(s): Kobayashi, S., Sato, R., Aoki, T., Omoe, K., Inanami, O., Hankanga, C., Yamada, Y., Tomizawa, N., Yasuda, J. and Sasaki, J.
  • Journal Title: J. Vet. Med. Sci. 70 Pages: 429-435
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X irradiation combined with TNF alpha-related.apoptosis-inducing ligand (TRAIL) reduces hypoxic regions of human gastric adenocarcinoma xenografts in SCID mice (2008)
  • Author(s): Takahashi, M., Yasui, H., Ogura, A., Asanuma, T., Kubota, N., Tsujitani, M., Kuwabara. M. and Inanami, O.
  • Journal Title: J. Radiat. Res. 49 Pages: 153-161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proinsulin C-peptide abrogates type-1 diabetes-induced increase of renal endothelial nitric oxide synthase in rats (2008)
  • Author(s): Kamikawa, A., Ishii, T., Shimada, K., Makondo, K., Inanami, O., Sakane, Yoshida, T., Saito, M. and Kimura. K.
  • Journal Title: Diabetes Metab. Res. Rev. 24 Pages: 331-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Individual differences in the radiosensitivity of hematopoietic progenitor cells detected in steady-state human peripheral blood (2008)
  • Author(s): Oriya, A., Takahashi, K., Inanami, O., Miura, T., Abe, Y., Kuwabara. M., Kashiwakura, I.
  • Journal Title: J. Radiat. Res. 49 Pages: 113-121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Instability of familial spongiform encephalopathy-related prionmutants (2008)
  • Author(s): Watanabe, Y., Hiraoica, W., Shimoyama, Y., Horiuchi, M., Kuwabara. M. and Inanami. O.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 366 Pages: 244-249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuron is the primary target of Ca^<2+> paradox-type insult-induced cell injury in neuron / astrocyte co-cultures (2008)
  • Author(s): Kosugi, T., Kawahara, K., Tanaka, M., Watanabe, Y. and Inanami, O.
  • Journal Title: Neurochem. Int. 52 Pages: 887-896
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 移植脳腫瘍モデルにおける新規低酸素性放射線増感剤PR-350(ドラニダゾール)の放射線増感効果 (2009)
  • Author(s): 稲波修、木野潤一、浅沼武敏、安井博宣、久保田信雄、辻谷典彦、桑原幹典
  • Organizer: 第11回癌治療増感研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良市猿沢荘
  • Year and Date: 20090214-15
• [Presentation] 金ナノ粒子存在下でのX線照射による細胞増殖死の増強作用 (2008)
  • Author(s): 武内亮、安井博宣、長崎幸夫、大石基、中村隆仁、稲波修
  • Organizer: 日本放射線影響学会第51回大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場(北九州市)
  • Year and Date: 20081119-21
• [Presentation] Characterization of Cu (II) binding site in C-terminal domain of mouse prion : Site-directed spin labeling study (2008)
  • Author(s): Osamu INANAMI, Yasuko WATANABE, Wakako HIROOKA, Yuhei SHIMOYAMA, Motohiro HORIUCHI and Mikinori KUWABARA
  • Organizer: EPR2008 (Biomedical Redox Navigation)
  • Place of Presentation: JAL Resort Sea Hawk Hotel Fukuoka, Kyushu Japan
  • Year and Date: 20080928-30
• [Presentation] REDOX REGULATION OF RADIATION-INDUCED CYTOCHROME-C RELEASE FROM MITOCHONDRIA IN HUMAN LUNG CARCINOMA A549 CELLS (2008)
  • Author(s): Aki OGURA,Mikinori KUWABARA, Aki HIRAYAMA, Shigeru OOWADA abd Osamu INANAMI
  • Organizer: EPR2008 (Biomedical Redox Navigation)
  • Place of Presentation: JAL Resort Sea Hawk Hote lFukuoka, Kyushu Japan
  • Year and Date: 20080928-30
• [Presentation] Feline immunodeficiency virus(FIV)感染初期におけるネコの好中球機能の評価ならびにウシラクトフェリン投与の影響 (2008)
  • Author(s): 小林沙織、坂下豪、永井恭子、関隆志、稲波修、安田準、佐々木重荘、佐藤れえ子
  • Organizer: 第146回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 20080924-26
• [Presentation] C6坦癌ラットを用いた新規低酸素性放射線増感剤PR-350(ドラニダゾール)の脳腫瘍に対する薬効評価 (2008)
  • Author(s): 木野潤一、浅沼武敏、安井博宣、久保田信雄、辻谷典彦、桑原幹典、稲波修
  • Organizer: 第146回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 20080924-26
• [Presentation] PBNによるPC12細胞に対する神経様突起誘導のメカニズムに関する検討 (2008)
  • Author(s): 伊藤望、小倉亜希、渡辺康子、浅沼武敏、稲波修
  • Organizer: 第146回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 20080924-26
• [Book] 『酸化ストレスの医学』(診断と治療社) (2008)
  • Author(s): 小倉亜希、安井博宣、桑原幹典、稲波修
  • Total Pages: 175-182
  • Publisher: 放射線・紫外線と酸化ストレス
• [Remarks]
  • URL: http://www.vetmed.hokudai.ac.jp/organization/radbiol/framepage6.html