Elucidation of the mechanism of amyloid fibrillation of alpha-synuclein starting from liquid-liquid phase separation
| Project/Area Number |
21H02442
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43040:Biophysics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
菅瀬 謙治 京都大学, 農学研究科, 教授 (00300822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 大智 京都大学, 工学研究科, 助教 (40746616)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 液-液相分離 / アミロイド線維化 / αシヌクレイン / 剪断流 / Rheo-NMR / アミロイド線維 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは、流れの力がタンパク質をアミロイド線維化させる因子と考え、NMR管内に流れを発生できるRheo-NMRを開発し、アミロイド線維化機構を研究している。その１つにパーキンソン病に関わるαシヌクレインがある。このタンパク質はユビキチン化したものが液-液相分離し、それが神経細胞内を流れながらアミロイド線維化することが示唆されている。本研究では、ユビキチン化αシヌクレインの液-液相分離とアミロイド線維化の過程をRheo-NMRや顕微鏡などを用いて解析することによってユビキチン化自体がαシヌクレインを液-液相分離させ、それが神経細胞内の流れによってアミロイド線維化することを立証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
αシヌクレインのアミロイド線維化は、パーキンソン病の発症と強い相関がある。このタンパク質は神経細胞内でユビキチン化されるが、最近の研究から、ユビキチン化αシヌクレインが液-液相分離し、それが軸索輸送と呼ばれる神経細胞の流れによってアミロイド線維化することが示唆された。しかし、この一連の過程の詳細、とくに構造変化や凝集状態の変化などはよく分かっていない。そこで本研究では、神経細胞内で実際に起こっているαシヌクレインのユビキチン化と軸索輸送（流れ）を試験管内に再現し、それを原子・分子レベルで解析することによって、αシヌクレインの液-液相分離とアミロイド線維化の機構を解明する。なお、流れの存在下における原子レベルの解析には、申請者らが開発した、試料に流れを発生させながらNMR測定が行えるRheo-NMRを用いる。
昨年度はポリエチレングリコールによってαシヌクレインを液-液相分離させ、まずは顕微鏡観察によってαシヌクレインが非膜オルガネラを形成していることを確認した。その後、各種3次元NMR法により液-液相分離した状態のαシヌクレインのNMRシグナルを帰属した。さらに、この状態からRheo-NMRの流れによってアミロイド線維化する過程をリアルタイムかつ原子レベルで計測した。その結果、バッファー中（希薄溶液中）よりもずっと速くアミロイド線維化することが分かった。また、Rheo-NMR測定後の試料をチオフラビンTアッセイと電子顕微鏡により調べた結果、アミロイド線維が多量に存在するが、その形状はバッファー中からアミロイド線維化させてものと比べると短く太かった。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
