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

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06194
• 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
• キーワード: 脳神経疾患 / アルツハイマー病 / 有機化学 / 漢方生薬 / オリゴマー / アミロイドβ / NMR / 質量分析

研究実績の概要

アルツハイマー病（AD）の原因物質であるアミロイド（Aβ42）は，凝集（オリゴマー化）することで神経細胞毒性を示す．Aβ42の凝集は，低分子のオリゴマーが生成する核形成過程と，それに続くアミロイド線維を生成する線維伸長過程からなることから，初期の核形成過程は毒性緩和の有効なターゲットである．2018年度までに研究開始時の目的であった核形成阻害剤であるウンカリン酸Cの作用機序をすでに明らかにすることができたので，本研究では類似の生理活性をもつ化合物の探索を行った．
前年度までに確立した経時的なチオフラビンT蛍光試験によって，理研天然物バンクのパイロットライブラリー400種およびアルプル薬品工業から供与いただいた生薬ライブラリー400種の活性評価を行ったところ，核形成過程を阻害し，細胞毒性への寄与が低い線維伸長過程を促進するユニークな活性をもつ化合物を複数見いだした．作用機序に関する詳細な研究を続けるため，1年間繰越して研究を継続したところ，活性が顕著であった薬用植物ムラサキウマゴヤシを由来とするワルファリンは，マウス神経芽細胞腫Neuro-2aを用いたMTT試験において，Aβ42の神経細胞毒性を緩和した．さらに，オリゴマー特異的なA11抗体を用いたドットブロット法によってAβ42のオリゴマー形成能を阻害していること，クマリン骨格（2-ピロン）がオリゴマー抑制に関与していることがそれぞれ判明した．本実験に関しては，現在投稿論文のリバイス中である．
一方で，前年度までに青じそ由来のカルコン化合物DDCの酸化代謝物はAβ42と共有結合することで凝集を阻害するデータを得ていたことから，カルコン類の推定代謝化合物3種をそれぞれ合成し，凝集抑制活性を調べた．その結果，その1つがAβ42の凝集および神経細胞毒性を阻害した．さらに，DDCをADモデルマウスに経口投与すると，脳内でAβ42との付加体を形成していることも高感度質量分析によって確認できた．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

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、Izuo Naotaka、Awano Tatsuya、Takabe Keiji、Shimizu Takahiko、*Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 ページ: 4870～4880
  • DOI: 10.1074/jbc.RA119.010955
  • 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 of fungal decalin-containing diterpenoid pyrones (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Kento、Shinki Shono、Kaneko Akiho、Murakami Kazuma、Irie Kazuhiro、Murai Masatoshi、Miyoshi Hideto、Dan Shingo、Kawaji Kumi、Hayashi Hironori、Kodama Eiichi N.、Hori Aki、Salim Emil、Kuraishi Takayuki、Hirata Naoya、Kanda Yasunari、*Asai Teigo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 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 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 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 Kazuma、Yamaguchi Tomomi、Izuo Naotaka、Kume Toshiaki、Hara Hideyuki、*Irie Kazuhiro
  • 雑誌名: ACS Chemical Neuroscience 巻: 11 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 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 ページ: 2125～2125
  • DOI: 10.3390/molecules24112125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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）
• [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
• [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)