Exploration of Functional Amyloids Derived from Gut Bacteria that Induce the Onset of Amyloidosis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21291
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: Sugimoto Shinya 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (60464393)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Keywords: アミロイドーシス / パーキンソン病 / アルツハイマー病 / 機能性アミロイド / 腸内細菌 / チオフラビンT / 透過型電子顕微鏡 / 大腸菌

Outline of Final Research Achievements

We discovered that a previously uncharacterized protein from gut bacteria, which is significantly increased in patients with neurodegenerative diseases, shows homology to the functional amyloid-forming proteins of Escherichia coli. Spectroscopic analysis and electron microscopy demonstrated that the C-terminal peptide of this protein, which AlphaFold 2 predicted to form amyloid fibrils, forms Thioflavin T-positive amyloid-like aggregates. These amyloid-like aggregates of the C-terminal peptide promoted the formation of its own amyloid fibrils but did not show this effect on Aβ42 peptides, suggesting that this effect is molecule-specific.

Free Research Field

応用微生物学　細菌学　分子生物学　生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、腸内細菌は数万種類存在すると推定されており、ヒトの健康や様々な疾病に影響を及ぼすことが分かってきた。しかし、腸内細菌の大部分は難培養性であり、かつ膨大な種類の腸内細菌が生成する機能性アミロイドについてアミロイド線維の形成を検証したり、ヒトや実験動物でアミロイドーシス発症との関連を検証したりすることは困難である。本研究では、機能性アミロイド候補の探索・評価法を確立した。本研究で得られた成果は、マウスやヒトを対象とした研究の基盤となり、機能性アミロイドの産生を特異的に阻害する、あるいは特異的な腸内細菌を選択的に除菌するといった新たな疾病予防法の確立にも繋がる可能性がある。