| Project/Area Number |
19K22539
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
Taguchi Yuzuru 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (20772552)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | αシヌクレイン / in-register平行βシート / アミロイド / 分子動力学シミュレーション / 細胞毒性 / プリオン蛋白 / プリオン / 凝集体形成 / 変異体 / 細胞死 / α-シヌクレイン / レビー小体 / シヌクレイノパシー / ストレイン多様性 |
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| Outline of Research at the Start |
プリオン、Aβペプチドやα-シヌクレイン（αSyn）等の病原性アミロイドには立体構造ごとに異なる疾患を生じる「ストレイン多様性」と言う現象があるが、1種類の蛋白が多様な立体構造を呈しかつ多様な疾患を生じる機序は未解明の謎である。本研究では、立体構造が既に同定された病原性アミロイドであるαSynをモデル蛋白として用いて、シミュレーションや組換蛋白の試験管内または細胞内凝集実験を通じてアミロイドの構造多様性や細胞毒性のメカニズム解明を目指す。モデル蛋白からの知見を他のアミロイドにも応用しアミロイド性神経変性疾患一般の病態解明に繋げる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We analyzed influences of various mutations on structures of an in-register parallel β-sheet amyloid of an alpha-synuclein (aSyn) by molecular dynamic (MD) simulation and focused on a substitution mutant at residue 84 to isoleucine, aSyn(G84I). We actually expressed aSyn(G84I) on cultured cells and discovered that the mutant was rather prone to aggregate in the cells. We utilized it to collect clues to the structures of aSyn amyloid in live cells by observing how the aggregation tendency of aSyn(G84I) in the cultured cells are affected by various mutations associated with familial Parkinson diseases. We also attempted to investigate molecular mechanisms of cytotoxicity of aSyn amyloids by analyzing gene-expression profiles of the cells harboring aSyn aggregates, although it was not successful. Finally, exploiting analogy of local amino acid sequences between aSyn and prion protein, we modeled a local structure of an abnormal isoform of prion protein and srudied it with MD simulation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
aSyn(G84I)の効率良い凝集能を利用して、細胞内aSynアミロイドの凝集抑制または細胞死抑制効果のある薬剤のスクリーニングに利用できると思われ、現在その系の確立を試みている。今回は細胞死の機序解明には至らなかったが、安定発現株で細胞死がコンスタントに生じる条件を同定できれば、遺伝子発現プロファイルの変化の解析によって、aSynアミロイドによる細胞死の機序の手掛かりとなりうる。
また、in-register平行βシートアミロイドの分子動力学シミュレーションの過程で今回開発した手法や知見は、プリオン蛋白を含む他のアミロイド原性蛋白の研究にも応用可能と思われ、研究の発展への寄与が期待できる。
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