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

2021 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 – 2023-03-31
• Keywords: BACE1 / APP / Amyloid beta / Alzheimer's disease

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。 我々がAPP結合タンパク質として見出したタンパク質Xが老人班周囲に集積することを報告しているが、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。BACE1とタンパク質Xの同時染色に必要な抗体が無いため、抗BACE1-VHH抗体を利用し共局在を検討したが、感度が不十分なため改善が必要である。
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。タンパク質XはBACE1以外に他のタンパク質と複合体を形成することが示されていることから、3者が存在するときの結合様式や振る舞いをさらに検討する必要がある。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

組織切片を用いた免疫染色により、アミロイドプラーク周辺にBACE1とタンパク質Xの集積が見られたが、利用可能な抗体の制限により同時染色が出来ないため、共局在性についての検討が遅れている。抗BACE1-VHH抗体を大腸菌発現系で作製し、BACE1過剰発現の培養細胞では検出できたものの、感度が十分ではなく改良が必要である。

Strategy for Future Research Activity

抗BACE1-VHH抗体の他のクローンの利用や多量体化によりアフィニティーを高めることと、タンパク質Xに対する抗体の新規作製を検討する。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響により新規実験の抑制指示があったこと、動物施設の運用が不透明となり実験計画が立てられなかったこと、各学会がオンライン開催となり経費が浮いたことなどの理由による。