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認知症治療薬の開発を目指した膜内切断プロテアーゼ調節機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K07290
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関東北大学

研究代表者

二井 勇人  東北大学, 農学研究科, 准教授 (90447459)

研究協力者 新谷 尚弘  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード酵素 / 脳神経疾患 / 神経科学 / 応用微生物 / バイオテクノロジー / 膜内切断プロテアーゼ / 認知症 / 酵母 / 脳・神経
研究成果の概要

本研究では、認知症の原因となるアミロイドβ(Aβ)ペプチドを産生するヒトγセクレターゼ複合体を酵母に再構成し、γセクレターゼの触媒サブユニット、プレセニリン1(PS1)と調節サブユニットAph1aLから、プロテアーゼ活性を上昇させる活性化変異を同定した。酵母と哺乳類細胞を使った生化学的解析の結果、変異はγセクレターゼによる段階的な切断活性(切断とトリミング)を上昇させ、特にトリミングの上昇により認知症発症に関わる長鎖Aβ42を減少させること、活性化に伴い各サブユニットのコンホメーションが変化することを明らかにした。高毒性Aβ42の生成を減少させる認知症治療薬開発において重要な知見となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

膜内切断プロテアーゼは、疎水的な膜内で加水分解を行う特殊なタンパク分解酵素で、どのようにして反応を遂行するのか、そのメカニズムが分かっていない。γセクレターゼ複合体は、アルツハイマー病の原因となる脳内アミロイドを作り出す、認知症治療において重要なターゲット分子です。本研究では、モデル生物である出芽酵母を使った独創的な解析手法をとり入れ、γセクレターゼ複合体とそのモデルとなる単量体膜内切断プロテアーゼによる分解機構を解析しました。私達の研究成果は、膜内タンパク分解機構を解明する重要な知見であり、γセクレターゼ複合体の活性調節機構を解明することにより認知症治療薬の開発への戦略を提案します。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Specific mutations in presenilin 1 cause conformational changes in γ-secretase to modulate amyloid β trimming2018

    • 著者名/発表者名
      Imai So、Cai Tetsuo、Yoshida Chika、Tomita Taisuke、Futai Eugene
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 165 号: 1 ページ: 37-46

    • DOI

      10.1093/jb/mvy081

    • NAID

      40021789427

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 酵母発現系を用いたアルツハイマー病関連プロテアーゼ(γセクレターゼ)の解析:膜内プロテアーゼ解析のモデルとして2016

    • 著者名/発表者名
      二井勇人
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 88 号: 2 ページ: 215-219

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880215

    • NAID

      40020843388

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Specific combinations of presenilins and Aph1s affect the substrate specificity and activity of γ-secretase.2016

    • 著者名/発表者名
      YOnemura, Y., Futai, E., Yagishita, S., Aether, C., and Ishiura, S.
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 478 号: 4 ページ: 1751-1757

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.09.018

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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] 酵母を用いたアルツハイマー病の病因研究2016

    • 著者名/発表者名
      二井勇人
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 54 ページ: 530-532

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] γセクレターゼ複合体構成因子Aph1による活性調節機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉田知加、今井創、二井 勇人
    • 学会等名
      第23回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] γセクレターゼ複合体構成因子Aph1による活性調節機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      吉田知加、高橋実希、今井創、二井勇人
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北北海道合同支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 膜内切断プロテアーゼによるタンパク質分解の制御機構の解明2017

    • 著者名/発表者名
      二井勇人
    • 学会等名
      酵素研究助成第43回研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プレセニリン1変異の解析によるγセクレターゼ活性制御機構へのアプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      今井創、二井勇人
    • 学会等名
      第35回日本認知症学会学術集会
    • 発表場所
      東京都千代田区
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] プレセニリン1変異の解析によるγセクレターゼ活性制御機構へのアプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      今井創、二井勇人
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] プレセニリン1の変異によるγセクレターゼ活性の変化と毒性Aβの減少2016

    • 著者名/発表者名
      今井創、二井勇人
    • 学会等名
      第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • 発表場所
      大阪府豊中市
    • 年月日
      2016-08-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵母を用いたγセクレターゼの機能スクリーニングの有用性2016

    • 著者名/発表者名
      二井勇人
    • 学会等名
      第21回日本病態プロテアーゼ学会学術集会
    • 発表場所
      大阪府豊中市
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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