アルツハイマー病βアミロイド線維の試験管内形成及び分解機構の解明

• Project/Area Number: 15016050
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: 福井医科大学
• Principal Investigator: 内木 宏延 福井大学, 医学部, 教授 (10227704)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 一浩 福井大学, 医学部, 助手 (60324159)
• Project Period (FY): 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000); Fiscal Year 2003: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000)
• Keywords: アルツハイマー病 / βアミロイド線維 / 分子間相互作用 / 表面プラズマ共鳴法 / 親和性測定 / 体内動態シミュレーション / アミロイド線維分解 / ポリフェノール化合物

Research Abstract

脳内におけるアルツハイマー病βアミロイド線維(fAβ)形成・沈着の過程には、fAβおよびAβ蛋白質(モノマー)間の線維形成反応以外にも、様々な生体分子が複雑な分子間相互作用を行い影響を及ぼしていると考えられる。われわれはこれまでに、Aβ蛋白質からのβアミロイド線維形成過程を説明する重合核依存性重合モデル、及び線維伸長過程を説明する一次反応速度論モデルを構築し、アポEなどの生体分子及び種々の抗酸化剤が線維形成に及ぼす影響の詳細な解析を続けている。本年度の実績;1.線維形成に影響を及ぼす分子間相互作用を解明するため、表面プラズマ共鳴法(ビアコア)を用いた網羅的解析を試みた。fAβ、及びAβ蛋白質単量体を各々ビアコアのセンサー上に固定し、各種生体分子(アポE、血清アルブミン等の血清蛋白質、IV型コラーゲン等の細胞外マトリックス成分)を添加し、親和性を測定した。その結果、親和性を示す解離平衡定数は1mM以下の親和性の弱い成分から1nMの親和性の強い成分まで広い範囲に分布した。脳内でのAβ蛋白質濃度が低いため生体分子との相互作用を実験で直接求めることは困難であるが、実験的により求めた親和性定数を用いて数値シミュレーションを行うことで各成分の効果を比較解析可能であることを示した。2.試験管内でAβ蛋白質からのfAβ形成を阻害し、かつ形成されたfAβを不安定化する有機化合物を引き続き探索した結果、一群のポリフェノール化合物、ビタミンA誘導体、及びクルクミンが強力な線維形成阻害・不安定化作用(有効濃度(EC50)は、いずれも0.1〜1μM)を示すことを見出した(Ono, K. et al., J.Neurochem. 87(1) : 172-181, 2003)。

Research Products

• [Publications] Ban, T.et al.: "Direct observation of amyloid fibril growth monitored by thioflavin T fluorescence."J.Biol.Chem.. 278(19). 16462-16465 (2003)
• [Publications] Hasegawa, K. et al.: "Amyloidogenic synthetic peptides of β2-microglobulin : a role of the disulfide bond."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 304(1). 101-106 (2003)
• [Publications] Yamaguchi, I. et al.: "Glycosaminoglycan and proteoglycan inhibit the depolymerization of β2-microglobulin amyloid fibrils in vitro."Kidney Int.. 64(3). 1080-1088 (2003)
• [Publications] Ono, K.et al.: "Potent anti-amyloidogenic and fibril-destabilizing effects of polyphenols in vitro."J.Neurochem.. 87(1). 172-181 (2003)
• [Publications] Gozu, M. et al.: "Conformational dynamics of β2-microglobulin analyzed by reduction and reoxidation of the disulfide bond."J.Biochem. (Tokyo). 133(6). 731-736 (2003)
• [Publications] Chiba, T. et al.: "Amyloid fibril formation in the context of full-length protein : effects of proline mutations on the amyloid fibril formation of β2-microglobulin."J.Biol.Chem.. 278(47). 47016-47024 (2003)
• [Publications] Hirota-Nakaoka, N.: "Dissolution of β2-microglobulin amyloid fibrils by dimethylsulfoxide."J.Biochem.(Tokyo). 134(1). 159-164 (2003)
• [Publications] Yamamoto, S. et al.: "Glycosaminoglycans enhance the trifluoroethanol-induced extension of β_2-microglobulin-related amyloid fibrils at a neutral pH."J.Am.Soc.Nephrol.. 15(1). 126-133 (2004)
• [Publications] Ohhashi, Y.: "Optimum amyloid fibril formation of a peptide fragment suggests the amyloidogenic preference of beta 2-microglobulin under physiological conditions."J.Biol.Chem.. 279(11). 10814-10821 (2004)
• [Publications] Villanueva, J. et al.: "Increase in the conformational flexibility of β2-microglobulin upon copper binding : A possible role for copper in dialysis-related amyloidosis."Protein Sci.. 13(3). 797-809 (2004)
• [Publications] Yamamoto, N. et al.: "Environment- and mutation-dependent aggregation behavior of Alzheimer amyloid β-protein."J.Neurochem.. (in press). (2004)
• [Publications] Yamaguchi, K. et al.: "Core and heterogeneity of β_2-microglobulin amyloid fibrils as revealed by H/D exchange."J.Mol.Biol.. (in press). (2004)
• [Publications] Ono, K.et al.: "Curcumin has potent anti-amyloidogenic effects for Alzheimer's β-amyloid fibrils in vitro."J.Neurosci.Res.. 75(6). 742-750 (2004)
• [Publications] Mori, I. et al.: "PCR search for the herpes simplex virus type 1 genome in brain sections of patients with familial Alzheimer's disease."J.Clin.Microbiol.. 42(2). 936-937 (2004)
• [Publications] Hiramatsu, H. et al.: "Core Structure of Amyloid Fibril Proposed from IR-Microscope Linear Dichroism."J.Am.Chem.Soc.. 126(10). 3008-3009 (2004)