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Characterization of intramembrane proteases by the yeast resonctitution system

Research Project

Project/Area Number 16K07290
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Functional biochemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Eugene Futai  東北大学, 農学研究科, 准教授 (90447459)

Research Collaborator Shintani Takahiro  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords酵素 / 脳神経疾患 / 神経科学 / 応用微生物 / バイオテクノロジー / 膜内切断プロテアーゼ / 認知症 / 酵母 / 脳・神経
Outline of Final Research Achievements

γ-secretase generates amyloid β peptide (Aβ) from amyloid precursor protein (APP) through multi step cleavage, such as endoproteolysis and trimming. In the study, we reconstituted human γ-secretase complex and APP in yeast and identified activating mutations in the catalytic subunit of γ-secretase presenilin 1 (PS1), and the regulatory subunit Aph1aL. We introduced these mutants in yeast and mammalian cells and found that the mutations increase the stepwise cleavage activity (cleavage and trimming), and in particular, decrease long-chain Aβ42 by raising trimming. We also clarified the conformational changes of each subunit with activation. It has become an important finding in the development of antidementia drugs that reduce the production of highly toxic Aβ42 involved in the onset of dementia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

膜内切断プロテアーゼは、疎水的な膜内で加水分解を行う特殊なタンパク分解酵素で、どのようにして反応を遂行するのか、そのメカニズムが分かっていない。γセクレターゼ複合体は、アルツハイマー病の原因となる脳内アミロイドを作り出す、認知症治療において重要なターゲット分子です。本研究では、モデル生物である出芽酵母を使った独創的な解析手法をとり入れ、γセクレターゼ複合体とそのモデルとなる単量体膜内切断プロテアーゼによる分解機構を解析しました。私達の研究成果は、膜内タンパク分解機構を解明する重要な知見であり、γセクレターゼ複合体の活性調節機構を解明することにより認知症治療薬の開発への戦略を提案します。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Specific mutations in presenilin 1 cause conformational changes in γ-secretase to modulate amyloid β trimming2018

    • Author(s)
      Imai So、Cai Tetsuo、Yoshida Chika、Tomita Taisuke、Futai Eugene
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 165 Issue: 1 Pages: 37-46

    • DOI

      10.1093/jb/mvy081

    • NAID

      40021789427

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Functional properties of gamma-secretase in the yeast reconstitution system2016

    • Author(s)
      二井勇人
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 88 Issue: 2 Pages: 215-219

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880215

    • NAID

      40020843388

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2016-04-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Journal Article] Specific combinations of presenilins and Aph1s affect the substrate specificity and activity of γ-secretase.2016

    • Author(s)
      YOnemura, Y., Futai, E., Yagishita, S., Aether, C., and Ishiura, S.
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      Volume: 478 Issue: 4 Pages: 1751-1757

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.09.018

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 酵母を用いたアルツハイマー病の病因研究2016

    • Author(s)
      二井勇人
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 54 Pages: 530-532

    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] γセクレターゼ複合体構成因子Aph1による活性調節機構の解析2018

    • Author(s)
      吉田知加、今井創、二井 勇人
    • Organizer
      第23回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] γセクレターゼ複合体構成因子Aph1による活性調節機構の解析2018

    • Author(s)
      吉田知加、高橋実希、今井創、二井勇人
    • Organizer
      日本農芸化学会東北北海道合同支部会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 膜内切断プロテアーゼによるタンパク質分解の制御機構の解明2017

    • Author(s)
      二井勇人
    • Organizer
      酵素研究助成第43回研究発表会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] プレセニリン1変異の解析によるγセクレターゼ活性制御機構へのアプローチ2016

    • Author(s)
      今井創、二井勇人
    • Organizer
      第35回日本認知症学会学術集会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区
    • Year and Date
      2016-12-01
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] プレセニリン1変異の解析によるγセクレターゼ活性制御機構へのアプローチ2016

    • Author(s)
      今井創、二井勇人
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] プレセニリン1の変異によるγセクレターゼ活性の変化と毒性Aβの減少2016

    • Author(s)
      今井創、二井勇人
    • Organizer
      第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市
    • Year and Date
      2016-08-05
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 酵母を用いたγセクレターゼの機能スクリーニングの有用性2016

    • Author(s)
      二井勇人
    • Organizer
      第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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