ヒト疾患関連アミロイド線維とＡＡＡ型シャペロンの相互作用

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24659432
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 小椋 光 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00158825)
• Keywords: AAA型シャペロン / VCP / 神経変性疾患 / TDP-43 / アミロイド線維 / 高速原子間力顕微鏡

Research Abstract

RNA結合タンパク質TDP-43が蓄積して発症する筋萎縮性側索硬化症や前頭側頭葉型認知症の病因解明のため、その変異がこれらの疾患の発症原因として同定されたVCPの作用について、生化学的手法と高速原子間力顕微鏡（AFM）による観察によって解析した。線虫由来のVCPホモログCDC-48についてATP存在下でN-D1リングのD2リングに対する回転運動を高速AFMで解析し、その結果をStructure誌に発表した。その後、ヒトVCPについても同様の結果を得ている。Structure誌の論文の中で、VCPのぶるぶると震えるような運動がアミロイド線維等凝集体の脱凝集に働くモデルについて論じた。昨年度、VCPがTDP-43のアミロイド線維に結合し、有意な脱凝集活性を認めたので、本年度は脱凝集活性をより明確に示すことをめざしたが、トラップ変異GroELでは脱凝集した単量体のTDP-43を捕まえることができなかった。トラップ変異Hsp104による解決を試み、トラップ変異Hsp104の構築まで完了したが、これを用いた実験はまだできていない。疾患関連変異VCPがTDP-43線維との結合性が低下することを昨年度明らかにしたが、これらの変異VCPを高速AFMで観察したところ、野生型に比べイメージが不鮮明であることが分かった。おそらくNドメイン等が不安定で揺らぎが大きいものと推察される。VCPと近縁のHsp104の脱凝集活性についての研究については、最近報告された脱凝集活性の上昇する変異体の構築を行っており、これについてTDP-43アミロイド線維を始め各種疾患関連アミロイド線維に対する脱凝集活性とそのHsp70依存性について検討する予定である。

Research Products

• [Journal Article] High-speed atomic force microscopic observation of ATP-dependent rotation of the AAA+ chaperone p97. (2013)
  • Author(s): Noi, K., Yamamoto, D., Nishikori, S., Arita-Morioka, K., Kato, T., Ando, T., and Ogura, T.
  • Journal Title: Structure Volume: 21 Pages: 1992-2002
  • DOI: 10.1016/j.str.2013.08.017. Epub 2013 Sep 19.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Adaptors of p97 and disease-associated p97 mutations. (2014)
  • Author(s): Yamanaka, K., Murayama, Y., and Ogura, T.
  • Organizer: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • Place of Presentation: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
  • Year and Date: 20140221-20140222
• [Presentation] High-speed AFM observation of ATP-dependent rotation of the AAA chaperone p97 and its interaction with TDP-43 amyloid fibrils. (2014)
  • Author(s): Noi, K., Yamamoto, D., Arita-Morioka, K., Ando, T., and Ogura, T.
  • Organizer: 231st IMEG seminars & Minisymposium
  • Place of Presentation: 熊本市 熊本大学発生医学研究所
  • Year and Date: 20140221-20140222
• [Presentation] 線虫を用いた疾患型変異CDC-48/p97/VCPの機能解析. (2013)
  • Author(s): 山中 邦俊, 村山 佑樹, 小椋 光
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸市、神戸国際展示場
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] Dynamics of p97 and the 26S proteasome in action revealed by high-speed atomic force microscopy. (2013)
  • Author(s): Ogura, T., Noi, K., Okuno, T., Arita-Morioka, K., Yamamoto, D., Okawa, A., Tsuchiya, H., Saeki, Y., Ando, T., Esaki, M., and Yamanaka, K.
  • Organizer: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • Place of Presentation: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
  • Year and Date: 20130915-20130919
  • Invited
• [Presentation] Functional analysis of disease-associated mutant CDC-48/p97/VCP in C. elegans. (2013)
  • Author(s): Yamanaka, K., Murayama, Y., and Ogura, T.
  • Organizer: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • Place of Presentation: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
  • Year and Date: 20130915-20130919
• [Presentation] Biochemical analysis of molecular mechanisms of the interaction between VCP/p97 and amyloid fibrils of TDP-43. (2013)
  • Author(s): Noi, K., Arita-Morioka, K., Ogi, H., Hirao, M., and Ogura, T.
  • Organizer: EMBO Workshop on AAA+ Proteins
  • Place of Presentation: Commundo Hotel, Neuss, Germany.
  • Year and Date: 20130915-20130919
• [Presentation] 分子シャペロンVCP/p97とTDP-43アミロイド線維の相互作用の分子機構の解析. (2013)
  • Author(s): 野井 健太郎, 有田ー森岡 健一, 小椋 光
  • Organizer: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 鳥取市、とりぎん文化会館
  • Year and Date: 20130612-20130614
• [Presentation] AAA chaperones, focusing on the molecular mecanism of p97. (2013)
  • Author(s): Ogura, T., Noi, K., Arita-Morioka, K., Yamamoto, D., Ando, T., Nishikori, S., Esaki, M., and Yamanaka, K.
  • Organizer: EMBO Conference
  • Place of Presentation: Santa Margherita de Pula, Italy
  • Year and Date: 20130519-20130522
  • Invited
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野のホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/fukusei/index.html
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所分子細胞制御分野 AAAホームページ
  • URL: http://mukb.medic.kumamoto-u.ac.jp/AAA/aaainfo.html
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所のホームページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/index.html