APP-BACE1結合仲介分子によるアミロイドβ産生制御機構の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06929
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 樫山 拓 順天堂大学, 医学部, 助教 (90338343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高杉 展正 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (60436590)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: BACE1 / APP / amyloid beta

Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー病の病理に中心的役割を果たすアミロイドβ（Aβ）は前駆体タンパク質（APP）がBACE1・γセクレターゼによる2段階切断を受けて産生される。Aβ凝集体からなる老人斑の近傍では、神経突起における小胞輸送障害により変性神経突起が形成される。輸送障害部位ではAPP・BACE1の蓄積が起こり、悪循環的にAβ産生亢進、凝集体の形成促進、変性神経突起形成・神経機能障害が進行すると考えられている。
我々は既にAPPと結合するタンパク質Xが老人班周囲に集積することを見出しているが、さらにタンパク質XがBACE1とも結合することを発見した。以上のことから、このタンパク質XがAPPとBACE1の集積を促し、Aβ産生を亢進しているというのではないかという仮説を立てた。タンパク質Xの機能を修飾することでAβ産生を抑制できれば新たなアルツハイマー病治療薬の標的となることが期待される。
アルツハイマー病モデルマウスの脳スライス固定標本の免疫染色によりアミロイドプラーク周辺におけるBACE1およびタンパク質Xの集積を確認した。
タンパク質XとBACE1の結合部位を明らかにするため、それぞれについて部分欠損変異体を作製し、株化細胞を用いて免疫沈降、および蛍光顕微鏡による共局在を指標に結合を評価した。少なくとも互いの膜貫通ドメイン同士の結合が確認され、加えて細胞外ドメインの複数の結合部位が存在することが示唆された。
今後、得られた知見を元に、BACE1とタンパク質Xの相互作用を阻害したときのAβ産生への影響を解析する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アルツハイマー病モデルマウスのアミロイドプラーク周囲にBACE1とタンパク質Xが集積することを確認した。また、BACE1とタンパク質Xの相互作用を複数の方法で再現性良く確認することができた。互いのタンパク質の結合部位を一部明らかにしたが、合成ペプチドや変異体を用いた結合阻害実験を行うためにはより詳細な絞り込みが必要である。

Strategy for Future Research Activity

BACE1とタンパク質Xの相互作用部位をさらに絞り込み、結合能欠損変異体の作製、あるいは競合的阻害タンパク質（またはペプチド）を用いた結合阻害実験を行い、Aβ産生への影響を検討する。

Causes of Carryover

BACE1とタンパク質Xの結合部位が1カ所ではなく複数個所存在することが示唆されたため、結合部位の絞り込みに時間を費やした。またタンパク質Xは別のタンパク質と強く結合することが知られており、単体または複合体としてBACE1と結合するの複雑な結合様式を考慮する必要に迫られた。そのため、今年度予定していた実験動物を用いる研究を行わなかったため次年度に繰り越した。