分子シミュレーションを用いたアルツハイマー病におけるAβ産生の起点機構の詳細解明
Project/Area Number |
21K12115
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
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Research Institution | Kindai University |
Principal Investigator |
宮下 尚之 近畿大学, 生物理工学部, 准教授 (20452162)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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Keywords | β切断酵素 / α切断酵素 / 分子動力学シミュレーション / APP / REMD / アルツハイマー病 / 膜タンパク質 / 切断酵素 / タンパク質構造モデリング |
Outline of Research at the Start |
アルツハイマー病の分子機構の特に初期過程を明らかにする為に、アルツハイマー病の起点となる分子機構であるβ切断酵素とアミロイド前駆体タンパク質(APP)の特異的な動的相互作用機構の詳細を、タンパク質モデリングと分子動力学シミュレーションで明らかにする。そして、β切断酵素のAPP切断に至る機構の詳細を解明する。また、可能であればα切断酵素に対しても同様の研究を実施し、将来的にはこのプロセスを制御するような薬剤設計の指針を得る。
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Outline of Annual Research Achievements |
アミロイド仮説によるとアルツハイマー病の初期過程では、膜タンパク質であるアミロイド前駆体タンパク質(APP)、β切断酵素、α切断酵素、γ切断酵素が重要な役割を果たすことがわかっている。初期過程の分子機構ではAPPがβ切断酵素によってβ部位が切断され、APP C99が生成される。その後、γ切断酵素によってγ部位が切断され、それによりアミロイドβ(Aβ)ペプチドが生成される。この際、通常はβ切断酵素による切断ではなく、α切断酵素による切断が起きるが、このα切断酵素による切断とβ切断酵素による切断が、疾患進行の分かれ道になる。本研究ではこのβ切断酵素、α切断酵素とAPPとの動的相互作用の観点から研究を進めている。 我々はこれまでの研究から生体分子の相互作用には特異的な動的相互作用があることに気づいた。例えば、膜タンパク質間の相互作用に良いてコレステロールなどの脂質分子が関わっていたりする。これまでの研究では膜貫通部位のみの動力学を考慮していたが、本研究ではできるだけ全長に近いタンパク質の構造をモデルし、そのモデル構造を用いて、ベータ切断酵素とAPP、α切断酵素とAPPの相互作用について研究する。このようなアルツハイマー病の起点現象を通して膜タンパク質間相互作用の知見を深めることに繋げようとしている。 令和3年度は1)β切断酵素の全長構造のモデリング、2)その全原子モデル分子動力学シミュレーションを実施した。 令和4年度は、1)α切断酵素の全長構造のモデリング、2)その全原子モデル分子動力学シミュレーションを実施した。これらの結果から、細胞外領域にある切断酵素の切断部位の運動には制限があり、それがAPPとの相互作用に影響を及ぼしていそうであることが明らかになってきた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
元々はβ切断酵素とAPPの特異的な動的相互作用機構を明らかにすることを目的としていた。令和3年度に全長β切断酵素のモデリングが終了した。令和4年年度は1)α切断酵素の全長構造のモデリング、2)その全原子モデル分子動力学シミュレーションを実施した。これは、当初時間的に可能であれば実施する予定の研究であり、当初の計画以上に研究は進展している。 また、これらの結果から、細胞外領域にある切断酵素の切断部位の運動には制限があり、それがAPPとの相互作用に影響を及ぼしていそうであることが明らかになってきた。令和4年度はα切断酵素のモデリング研究を非常に順調に進めることができた。
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Strategy for Future Research Activity |
令和5年度はAPPと切断酵素の相互作用に関する研究を実施する。必要な配列を持つAPPの部分構造をモデルし、APPとβ切断酵素との動的相互作用機構について調べ、複合体構造の切断直前に至るまでの特性について調べる予定である。また、可能であればAPPとα切断酵素との動的相互作用機構について調べ、アルツハイマー病の起点となる機構における、特異的な動的相互作用について明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)