ガングリオシド糖脂質クラスター上におけるアミロイドβの構造転換の精密解析

• 研究課題/領域番号: 15K21680
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学; 機能生物化学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設)
• 研究代表者: 矢木 真穂 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 助教 (40608999)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: アミロイドβ / ガングリオシド / 固体NMR / 糖脂質 / アルツハイマー病 / アミロイド / 脂質膜

研究成果の概要

固体NMR法を用いて、リン脂質膜および糖脂質クラスターに結合したアミロイドβ(Aβ)の構造解析を行った。その結果、脂質膜上において、AβのN末端領域は特定の二次構造をとらないが、C末端領域はβストランドを形成していることが明らかとなった。この構造は、Aβがαへリックス構造からクロスβシート構造へと至るα-β転移の過程で一過的に生じる中間体構造であると考えられる。また、家族性変異型Aβについて、NMR解析および速度論的解析を実施した。その結果、1アミノ酸残基の置換によって引き起こされるAβのガングリオシドクラスターへの結合特性の変化が、アミロイド凝集核の構造形成に影響を与えることが示された。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [雑誌論文] Crystal structure of human proteasome assembly chaperone PAC4 involved in proteasome formation (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji Kurimoro, Tadashi Satoh, Yuri Ito, Eri Ishihara, Kenta Okamoto, Maho Yagi-Utsumi, Keiji Tanaka, and Koichi Kato
  • 雑誌名: Protein Sci. 巻: 26 号: 5 ページ: 1080-1085
  • DOI: 10.1002/pro.3153
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NMR構造生物学がもたらす新たな創薬研究のツール (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一, 谷中冴子, 矢木-内海真穂
  • 雑誌名: MEDCHEM NEWS 巻: 26 ページ: 195-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass Spectrometric Characterization of HIV-1 Reverse Transcriptase Interactions with Non-nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors (2016)
  • 著者名/発表者名: Thammaporn R, Ishii K, Yagi-Utsumi M, Uchiyama S, Hannongbua S, Kato K.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 39 号: 3 ページ: 450-454
  • DOI: 10.1248/bpb.b15-00880
  • NAID: 130005132309
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An anticancer drug suppresses the primary nucleation reaction that initiates the production of the toxic Aβ42 aggregates linked with Alzheimer's disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Habchi J, Arosio P, Perni M, Costa AR, Yagi-Utsumi M, Joshi P, Chia S, Cohen SI, Müller MB, Linse S, Nollen EA, Dobson CM, Knowles TP, Vendruscolo M.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 12 号: 2
  • DOI: 10.1126/sciadv.1501244
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of Site-Specific Spin Labeling for NMR Detecting Inhibitor-Induced Conformational Change of HIV-1 Reverse Transcriptase. (2016)
  • 著者名/発表者名: Seetaha S, Yagi-Utsumi M, Yamaguchi T, Ishii K, Hannongbua S, Choowongkomon K, Kato K.
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 11 号: 4 ページ: 363-366
  • DOI: 10.1002/cmdc.201500554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane-Induced Dichotomous Conformation of Amyloid β with the Disordered N-Terminal Segment Followed by the Stable C-Terminal β Structure. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi M, Kato K, Nishimura K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 1 ページ: e0146405-e0146405
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NMR characterization of HIV-1 reverse transcriptase binding to various non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors with different activities. (2015)
  • 著者名/発表者名: Thammaporn R, Yagi-Utsumi M, Yamaguchi T, Boonsri P, Saparpakorn P, Choowongkomon K, Techasakul S, Kato K, Hannongbua S
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 15806-15806
  • DOI: 10.1038/srep15806
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-Free Validation of Residual Dipolar Coupling and Paramagnetic Relaxation Enhancement Measurements of Disordered Proteins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Newby FN, De Simone A, Yagi-Utsumi M, Salvatella X, Dobson CM, Vendruscolo M.
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 号: 46 ページ: 6876-6886
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00670
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conformational Effects of the A21G Flemish Mutation on the Aggregation of Amyloid β Peptide (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi M, Dobson CM.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 38 号: 10 ページ: 1668-1672
  • DOI: 10.1248/bpb.b15-00466
  • NAID: 130005101571
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis of redox-dependent substrate binding of protein disulfide isomerase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi M, Satoh T, Kato K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 13909-13909
  • DOI: 10.1038/srep13909
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox-coupled structural changes of the catalytic a' domain of protein disulfide isomerase. (2015)
  • 著者名/発表者名: Inagaki K, Satoh T, Yagi-Utsumi M, Le Gulluche AC, Anzai T, Uekusa Y, Kamiya Y, Kato K.
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 589 号: 19PartB ページ: 2690-2694
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.07.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Self-Assembled Spherical Complex Displaying a Gangliosidic Glycan Cluster Capable of Interacting with Amyloidogenic Proteins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato S, Yoshimasa Y, Fujita D, Yagi-Utsumi M, Yamaguchi T, Kato K, Fujita M.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl. 巻: 54 号: 29 ページ: 8435-8439
  • DOI: 10.1002/anie.201501981
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and dynamic views of GM1 ganglioside. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi M, Kato K.
  • 雑誌名: Glycoconj J 巻: 32 号: 3-4 ページ: 105-112
  • DOI: 10.1007/s10719-015-9587-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] タンパク質の構造ダイナミクスと分子集合メカニズムの理解を目指して (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂
  • 学会等名: 分子研若手の会
  • 発表場所: 分子科学研究所（愛知県岡崎市）
  • 招待講演
• [学会発表] NMR Characterization of Conformational Transition of Amyloid-β Promoted in Membrane Environments (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Katsuyuki Nishimura, and Koichi Kato
  • 学会等名: the 17th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府京都市）
  • 国際学会
• [学会発表] Interactions of amyloidogenic proteins with membranes and molecular chaperones (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi and Koichi Kato
  • 学会等名: the 17th International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府京都市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural basis for interactions of molecular chaperones with natively unstructured proteins involved in neurodegenerative diseases (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Tadashi Satoh, and Koichi Kato
  • 学会等名: The 42nd Naito Conference
  • 発表場所: シャトレーゼ・ガトーキングダムサッポロ（北海道札幌市）
  • 国際学会
• [学会発表] Structural basis for interactions of molecular chaperones with intrinsically disordered proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Tadashi Satoh, and Koichi Kato
  • 学会等名: The 9th Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences: Experiments and Simulations
  • 発表場所: Commodore Hotel Gyeongju（Gyeongju、Korea）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural views of dynamical ordering of biomolecule (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi
  • 学会等名: Okazaki Institute for Integrative Bioscience Retreat 2016
  • 発表場所: 三河湾リゾートリンクス（愛知県西尾市）
• [学会発表] NMR characterization of conformational transition of amyloid- peptidepromoted on ganglioside clusters (2015)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Katsuyuki Nishimura, and Koichi Kato
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 神経変性疾患関連タンパク質と分子シャペロンとの相互作用の構造基盤 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂，佐藤匡史，山口拓実, 加藤晃一
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会（BMB2015）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] ガングリオシドクラスターを舞台とする神経変性疾患関連タンパク質の構造転移 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂，加藤晃一
  • 学会等名: 第15回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2015-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] プロテインジスルフィドイソメラーゼの基質認識の構造基盤の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂，佐藤匡史，加藤晃一
  • 学会等名: 第79回日本生化学会中部支部例会
  • 発表場所: 信州大学（長野県松本市）
  • 年月日: 2015-05-23
• [図書] NMR in Glycoscience and Glycotechnology (2017)
  • 著者名/発表者名: M.Yagi-Utsumi, T.Yamaguchi, Y.Uekusa, and K.Kato
  • 総ページ数: 396
  • 出版者: RSC Publishing
• [図書] Molecular Science of Fluctuations Toward Biological Functions (2016)
  • 著者名/発表者名: M.Yagi-Utsumi, T.Yamaguchi, R.Kitahara, and K.Kato
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: Springer
• [図書] Molecular Science of Fluctuations Toward Biological Functions (2016)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Takumi Yamaguchi, Ryo Kitahara, and Koichi Kato
  • 総ページ数: 276
  • 出版者: Springer
• [備考] 岡崎統合バイオサイエンスセンター生命分子研究部門
  • URL: https://groups.ims.ac.jp/organization/kkato_g/rombun/index.html