アミロイドβオリゴマーの形成阻害機構に関する構造有機化学的研究

• 研究課題/領域番号: 16H06194
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物有機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 一馬 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80571281)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: 脳神経疾患 / アルツハイマー病 / 有機合成化学 / 漢方生薬 / オリゴマー / アミロイドβ / NMR / 質量分析 / 有機化学 / 天然物バンク / 生薬 / 代謝

研究成果の概要

アルツハイマー病の原因物質であるアミロイドβ(Aβ42)は，オリゴマー化することで神経細胞毒性を示す．予防効果が指摘されている生薬由来のウンカリン酸Cは，28位のカルボキシ基を介してAβ42の2~4量体とイオン結合することで毒性オリゴマー化を阻害していることをSOFAST NMRやIM-MS法で明らかにした．また約1,000種の天然物ライブラリーから，オリゴマー化阻害物質の迅速スクリーニング法を確立した．一方で，人工RNAライブラリーからオリゴマー化を抑制するアプタマー3種を単離し，病態脳の染色ツールに応用した．その他，大阪変異やMet35に係るオリゴマー形成機構の知見を得た．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって，生薬由来のウンカリン酸Cおよびワルファリン，RNAアプタマーがAβ42のオリゴマー化阻害能を示すことを初めて見いだした点において学術的意義があると考えている．また社会的意義としては，オリゴマー選択的な阻害物質の迅速スクリーニング法を提案し，既存薬であるワルファリンや身近な食品由来成分に治療薬としての可能性を見いだした点が挙げられる．今後，RNAアプタマーを用いた体外診断法に基づいた，オリゴマー化阻害剤による疾患予防が期待できる．これらの成果は，国際アルツハイマー病学会や日本食品科学工学会で招待講演などを行い，広く社会への還元を試みた．

研究成果

• [雑誌論文] An RNA aptamer with potent affinity for a toxic dimer of amyloid β42 has potential utility for histochemical studies of Alzheimer's disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma, Obata Yayoi, Sekikawa Asa, Ueda Haruka, Awano Tatsuya, Takabe Keiji, Takahiko Shimizu, Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 295 号: 15 ページ: 4870-4880
  • DOI: 10.1074/jbc.ra119.010955
  • 説明: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic biology based construction of biological activity-related library focused on fungal decalin-containing diterpenoid pyrones (2020)
  • 著者名/発表者名: 1.Tsukada K, Shinki S, Kaneko A, Murakami K, Irie K, Murai M, Miyoshi H, Dan S, Kawaji K, Hayashi H, Kodama E, Hori A, Salim E, Kuraishi T, Hirata N, Kanda Y, Asai T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1830-1830
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15664-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthetic and biochemical studies on the effect of persulfidation on disulfide dimer models of amyloid β42 at position 35 in Alzheimer's etiology (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma, Kato Haruka, Hanaki Mizuho, Monobe Yoko, Akagi Ken-ichi, Kawase Taiji, Hirose Kenji, Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 10 号: 33 ページ: 19506-19512
  • DOI: 10.1039/d0ra03429k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of amyloid β oligomers with RNA aptamers in AppNL-G-F/NL-G-F Mice: a model of Arctic Alzheimer’s disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Obata Yayoi、*Murakami Kazuma、Kawase Taiji、Hirose Kenji、Izuo Naotaka、Shimizu Takahiko、*Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 5 号: 34 ページ: 21531-21537
  • DOI: 10.1021/acsomega.0c02134
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic and biophysical studies on the toxic conformer in amyloid β with the E22Δ mutation in Alzheimer pathology (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami K, Yamaguchi T, Izuo N, Kume T, Hara H, Irie K.
  • 雑誌名: ACS Chem Neurosci. 巻: 11 号: 19 ページ: 3017-3024
  • DOI: 10.1021/acschemneuro.0c00331
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and physicochemical properties of 20-mer peptide nucleic acid conjugates with testosterone 17β-carboxylic acid (2020)
  • 著者名/発表者名: Yagita Ryotaro、Murakami Kazuma、Ikeda Hisafumi、Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 61 号: 17 ページ: 151781-151781
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2020.151781
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three structural features of functional food components and herbal medicine with amyloid β42 anti-aggregation properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma, Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: Molecules 巻: 24 号: 11 ページ: 2125-2125
  • DOI: 10.3390/molecules24112125
  • NAID: 120006644072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of the carboxy groups of triterpenoids in their inhibition of the nucleation of amyloid β42 required for forming toxic oligomers (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma、Yoshioka Takuya、Horii Shiori、Hanaki Mizuho、Midorikawa Satohiro、Taniwaki Shinji、Gunji Hiroki、Akagi Ken-ichi、Kawase Taiji、Hirose Kenji、Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 54 号: 49 ページ: 6272-6275
  • DOI: 10.1039/c8cc03230k
  • 査読あり
• [雑誌論文] 食品・生薬成分によるアミロイドβ42の凝集抑制機構の系統的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬，入江一浩
  • 雑誌名: Dementia Japan 巻: 31 ページ: 351-360
• [学会発表] アンチセンス治療を指向した長鎖ペプチド核酸の合成研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、八木田凌太郎、池田 壽文、入江一浩
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会（仙台、オンライン）
• [学会発表] 青ジソに含まれるアミロイドβ42 の凝集阻害物質・DDC の代謝物の合成と活性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷輪厚太、村上一馬、坂口嘉紀、入江一浩
  • 学会等名: 日本農芸化学会2021年度大会（仙台、オンライン）
• [学会発表] RNA aptamers recognize amyloid oligomers with in AppNL-G-F/NL-G-F mice as a model of Arctic Alzheimer disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma, Obata Yayoi, Kawase Taiji, Hirose Kenji, Izuo Naotaka, Shimizu Takahiko, Irie Kazuhiro
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference 2020 (Virtual)
  • 国際学会
• [学会発表] Aβ42のパースルフィド化に関する化学研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、加藤春花、花木瑞穂、物部容子、赤木謙一、川瀬泰司、廣瀬賢治、入江一浩
  • 学会等名: 第39回日本認知症学会学術集会（名古屋、ハイブリッド）
• [学会発表] アミロイドβ42の毒性オリゴマーを認識するRNAアプタマーの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、小畑弥生、関川あさ、上田遥、川瀬泰司、廣瀬賢治、泉尾直孝、清水孝彦、入江一浩
  • 学会等名: 第62回天然有機化合物討論会（口頭、オンライン）
• [学会発表] アミロイドβの凝集阻害機構に基づいた天然物ライブラリーの分類（ポスター発表演題選出） (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、堀井詩織、定光達斗、花木瑞穂、郡司祐樹、入江一浩
  • 学会等名: 日本農芸化学会2020年度大会（福岡）＊講演要旨の公表のみ
• [学会発表] Strategy for development of RNA aptamers that target the toxic oligomers of Aβ42 (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kazuma, Obata Yayoi, Sekikawa Asa, Ueda Haruka, Izuo Naotaka, Awano Tatsuya, Takabe Keiji, Shimizu Takahiko, Irie Kazuhiro
  • 学会等名: Alzheimer's Association International Conference 2019 (Los Angeles, USA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Strategy for development of RNA aptamers targeting the toxic oligomers of Aβ42 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Murakami
  • 学会等名: UCLA Integrative Center for Neural Repair Seminar (Mini-symposium: "Oligomers in Alzheimer's disease: Elucidation of disease mechanisms and development of therapeutics")
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アミロイドβの凝集を抑える天然物の３つの特徴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、入江一浩
  • 学会等名: 第2回日本食品科学工学会関西支部大会「脳機能に影響を与える食品成分」シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] アミロイドβ42のプロトフィブリルを認識するRNAアプタマー（学会奨励賞候補演題（基礎）） (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬、小畑弥生、関川あさ、上田遥、泉尾直孝、粟野達也、高部圭司、清水孝彦、入江一浩
  • 学会等名: 第38回日本認知症学会学術集会（東京）
• [学会発表] アミロイドβの毒性オリゴマー形成阻害能を有する生薬化合物のカルボキシ基の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀井詩織，村上一馬，花木瑞穂，粟野達也，高部圭司，川瀬泰司，廣瀬賢治，入江一浩
  • 学会等名: 2019年度日本農芸化学会大会
• [学会発表] 天然物によるアミロイドβの毒性オリゴマー形成阻害機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬，吉岡卓也，堀井詩織，花木瑞穂，緑川諭弘，谷脇慎治，郡司祐樹，赤木謙一，川瀬泰司，廣瀬賢治，入江一浩
  • 学会等名: 第37回日本認知症学会学術集会
• [学会発表] 青ジソに含まれるアミロイドβ42の凝集阻害物質の作用機構とマウスにおける生体内代謝 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂口嘉紀，村上一馬，花木瑞穂，泉尾直孝，小澤裕介，粟野達也，高部圭司，川瀬泰司，廣瀬賢治，三羽伸明，久米利明，清水孝彦，入江一浩
  • 学会等名: 2018年度日本農芸化学会大会
• [学会発表] Inhibitory mechanism of amyloid β aggregation by traditional herbal medicine and functional food components (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Murakami and Kazuhiro Irie
  • 学会等名: Zhejiang University-Kyoto University Joint Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 漢方由来ウンカリン酸によるアミロイドβ42核形成阻害メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡卓也，村上一馬，花木瑞穂，緑川諭弘，谷脇慎治，郡司祐樹，川瀬泰司，廣瀬賢治，入江一浩
  • 学会等名: 2017年度日本農芸化学会大会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都市）
• [学会発表] 天然ポリフェノールによるAβ42凝集阻害機構の解明とアルツハイマー病予防の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上一馬，入江一浩
  • 学会等名: 第35回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 招待講演
• [備考] 京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻生命有機化学分野（研究代表者の所属研究室）ホームページ
  • URL: http://www.orgchem.kais.kyoto-u.ac.jp
• [備考] 京都大学教育研究活動データベース（村上一馬）
  • URL: https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/zP8kX
• [備考] 京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻生命有機化学分野（所属研究室）ホームページ
  • URL: http://www.orgchem.kais.kyoto-u.ac.jp
• [備考] 京都大学教育研究活動データベース
  • URL: https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/zP8kX
• [備考] 京都大学教育研究活動データベース
  • URL: http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/zP8kX
• [備考] 京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻生命有機化学分野ホームページ
  • URL: http://www.orgchem.kais.kyoto-u.ac.jp/
• [学会・シンポジウム開催] Alzheimer's Association International Conference 2019 (Los Angeles, USA) co-chaired with Prof. Lucia Chavez-Gutierrez in the session of "Molecular and Cell Biology: Aβ/amyloid" (2019)