酵母プリオン研究に立脚した非伝播性アミロイドのプリオン化

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24657070
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田口 英樹 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (40272710)
• Keywords: 酵母プリオン

Research Abstract

【研究目的】タンパク質性の感染因子と定義されるプリオンのタンパク質的な実体はアミロイドである。すなわちプリオンはアミロイドの一種と言える。では、プリオンと一般的なアミロイドとで違う点は何かと言えば、感染性、言い換えれば増殖・伝播の度合いがプリオンでは高いことにある。そこで本研究では、出芽酵母を用いて、伝播しないアミロイドと伝播するアミロイド（プリオン）の差異の分子機構を調べることを目的とした。
【研究成果】まず、私たちは既知の酵母プリオンがいずれもグルタミン（Q）かアスパラギン（N）が豊富な領域を持ち、ポリグルタミンによく似ていることに着目した。例えば、酵母プリオンの代表であるSup35のプリオン決定ドメインは実に半分ほどのアミノ酸がQとNである。このQ/Nが豊富なドメインをポリグルタミンに置換するとアミロイドは形成するが、細胞間の伝播は起こらない。
そこで本研究では、次のような結果を得た。
１）ポリグルタミンとQ/Nドメインの細胞内動態の比較：私たちが最近確立した細胞内でのプリオン動態を調べる研究を元に、Sup35のQ/Nドメインの代わりにポリグルタミンを融合したSup35（PolyQ-Sup35-GFP）の細胞内動態を調べた。その結果、Sup35のQ/Nドメインでは細胞内での巨大な凝集（foci）が細胞の生育に伴って動的に変化しうるのに対し、PolyQではfociに変動が無かった。さらに蛍光相関分光法で解析したところ、Sup35のQ/NドメインよりもPolyQ-Sup35-GFPは大きな凝集体を形成しやすい傾向にあることが判明した。
２）ポリグルタミンにプリオン的な伝播性を付与する隣接ペプチド：ポリグルタミンとプリオンの差異を明確にするために、ポリグルタミンに隣接することでプリオン的な性質になるペプチドを遺伝学的なスクリーニングにより十種類程度取得した。

Research Products

• [Journal Article] Biomolecular Robotics for Chemomechanically Driven Guest Delivery Fueled by Intracellular ATP. (2013)
  • Author(s): Biswas, S., Kinbara, K., Niwa, T., Taguchi, H., Ishii, N., Watanabe, S., Miyata, K., Kataoka, K., *Aida, T.
  • Journal Title: Nature Chemistry Volume: 5 Pages: 613-620
  • DOI: 10.1038/nchem.1681.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental study on the mechanism underlying the anti-aggregation function of a group3LEA peptide. (2013)
  • Author(s): Yamakawa, K., Furuki, T., Furuta, T., Hatanaka, R., Kikawada, T., Niwa, T. Taguchi, H. Furusawa H., Okahata, Y., and Sakurai, M.
  • Journal Title: Cryobiol. Cryotechnol. Volume: 59 Pages: 95-99
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The interaction of Hsp104 with yeast prion Sup35 as analyzed by fluorescence cross-correlation spectroscopy. (2013)
  • Author(s): Ohta, S., Kawai-Noma, S., Kitamura, A., Pack, C-G., *Kinjo, M. & *Taguchi, H.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 442 Pages: 28-32
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.10.147.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Non-amyloid oligomer-based phenotype switch in yeast Sup35. (2014)
  • Author(s): Taguchi, H
  • Organizer: 65th Mosbacher Kolloquim on Molecular quality control in health and disease.
  • Place of Presentation: Mosbach (Germany)
  • Year and Date: 20140326-20140329
  • Invited
• [Presentation] The chaperonin GroEL and its substrates: key features that define the GroEL dependency, Protein Folding, in and out of Anfinsens’ closet (2014)
  • Author(s): Taguchi, H.
  • Organizer: 25 years of chaperone research: Protein Folding, in and out of Anfinsen's closet
  • Place of Presentation: Arolla (Switzerland)
  • Year and Date: 20140113-20140115
  • Invited
• [Presentation] タンパク質の品質管理と疾患 (2013)
  • Author(s): 田口 英樹
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 20130911-20130913
• [Presentation] Mechanism underlying difference between transmissible prions and nontransmissible amyloids (2013)
  • Author(s): Hideki Taguchi
  • Organizer: Asian Pacific Prion Symposium 2013 (APPS 2013)
  • Place of Presentation: HUIS TEN BOSCH (Nagasaki)
  • Year and Date: 20130721-20130722