動的構造解析法によるプリオンの構造と異常型への変遷機構の解明

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17380178
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用獣医学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 稲波 修 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 助教授 (10193559)
• 研究分担者: 堀内 基広 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 教授 (30219216) ; 苅和 宏明 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 助教授 (70224714) ; 稲葉 睦 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 教授 (00183179) ; 桑原 幹典 北海道大学, 大学院獣医学研究科, 教授 (10002081)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• キーワード: プリオン / クロイツヘルトヤコブ病(CJD) / 牛海綿状脳症(BSE) / 部位特異的スピンラベル法 / ニトロオキシドスピンプローブ / 電子スピン共鳴(ESR) / タンパク質高次構造 / 構造生物学

研究概要

BSEやCJDなどのプリオン病では、構造異常を呈する異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が正常型PrPCと相互作用し、その高次構造を異常型に変換させ、病態を引き起こすと考えられている。このPrPの構造変化機構には、酸性エンドソームが関与していると考えられている。本研究ではsite-directed spin labeling (SDSL)法を用い、αヘリックス1(H1)の裏側、βシート1(S1)とβシート2(S2)の3つのpH感受性領域をESRによる解析で見出した。近年、molecular dynamics (MD) simulationを用いた研究により、酸性pHが引き起こすPrPSc様のβ-sheet-rich構造への転換にアスパラギン酸177(Dl77)とヒスチジン186(H186)が重要な役割を持つと報告されたが、実際には実験的な証明はなされていない。本研究ではさらにD177とR163が形成する塩橋とH176とH186の2つのヒスチジン残基について、β-sheet2(S2)のpH感受性に対する影響をSDSL-ESR法で解析した。その結果、D177が形成する塩橋の形成がS2の中性付近でのβシート構造の維持に重要であることが明らかとなったが、近傍のH176の存在がこの構造安定性にも重要であることが見いだされた。また、H186のCJD変異についてはS2の構造安定化には寄与しておらず、βシート領域以外の別の構造変化がPrps^cの形成の引き金となることが示唆された。以上の結果は、D178Nといったアミノ酸の突然変異で発症する遺伝性CJDやFFIは、S2の構造変化が引き金となりPrPScが形成されると考えられる。また、本研究では、シングルラベルしたプリオンタンパク質にパルスESR法を適応することにより、低pHあるいは塩酸グアニジンにより誘導されるプリオン凝集体で見られる距離情報を得ることが出来ることも見いだした。これは将来、他種類のシングルラベルしたプリオンタンパク質に適応することにより、異常型プリオンの構造情報を得ることが出来る方法として期待できるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of leptin and tumor necrosis factor-a on degranulation and superoxide production of polymorphonuclear neutrophils from Holstein cows. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mohamed Ahmed, Kazuhiro Kimura, Mohamed Soliman, Daisuke Yamaji, Yuko Okamatsu-Ogura, Kennedy Makondo, Osamu Inanami, Masayuki Saito
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Science. 69(2) ページ: 125-131
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Purvalanol A enhances cell killing by inhibiting upregulation of cdc2 kinase activity in tumor cells irradiated with high x ray doses. (2007)
  • 著者名/発表者名: lizuka, D., Inanami, O., Kashiwakura, I., Kuwabara, M.
  • 雑誌名: Radiation Research (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Treatment combining X irradiation and a ribonucleoside anticancer drug, TAS106, effectively suppresses the growth of tumor cells transplanted in mice. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasui, H., Inanami, O., Asanuma, T., Iizuka, D., Nakajima, T., Kon, Y., Matsuda, A., Kuwabara, M.
  • 雑誌名: Internatinal Journal of Radiation Oncology, Biology,Physics (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of leptin and tumor necrosis factor-a on degranulation and superoxide production of polymorphonuclear neutrophils from Holstein cows. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mohamed Ahmed, et al.
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Sciences 69(2) ページ: 125-131
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Purvalanol A enhances cell killing by inhibiting upregulation of cdc2 kinase activity in tumor cells irradiated with high x ray doses. (2007)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, D. et al.
  • 雑誌名: Radiation Research (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Treatment combining X irradiation and a ribonucleoside anticancer drug, TAS106, effectively suppresses the growth of tumor cells transplanted in mice. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasui, H. et al.
  • 雑誌名: International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dual inhibition of protein phosphatase -1/2A and calpain rescues NGF-differentiated PC12 cells from oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced cell death. (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nakajima, T.Wakasa, Y.Okuma, O.Inanami, Y.Nomura, M.Kuwabara, K.Kawahara
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research. 83 (3) ページ: 459-468
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Reactive oxygen species mediate shear stress-induced fluid-phase endocytosis in vascular endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Niwa, K., Sakai, J., Karino, T., Aonuma, H., Watanabe, T., Ohyama, T., Inanami, O., Kuwabara, M.
  • 雑誌名: Free Radical Research. 40(4) ページ: 359-367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regeneration of megakaryocytopoiesis and thrombopoiesis in vitro from X-irradiated human hematopoietic stem cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kashiwakura I, Inanami O, Abe Y, Satoh K, Takahashi TA, Kuwabara M
  • 雑誌名: Radiation Research. 166(2) ページ: 345-351
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The effects of (-)-epigallocatechin-3-gallate on the proliferation and differentiation of human megakaryocytic progenitor cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Monzen S, Mori T, Takahashi K, Abe Y, Inanami O, Kuwabara M, Kashiwakura I
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research. 47 (2) ページ: 213-220
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of Overexpression and Antisense RNA Expression of Orf17, a MutT-Type Enzyme. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori M, Asanuma T, Inanami O, Kuwabara M, Harashima H, Kamiya H
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 29(6) ページ: 1087-1091
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of ceramide inhibition on radiation-induced apoptosis in human leukemia MOLT-4 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi E, Inanami O, Asanuma T, Kuwabara M
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research. 47(1) ページ: 19-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Lipid raft disruption prevents apoptosis induced by 2-chloro-2'-deoxyadenosine (Cladribine) in leukemia cell lines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi E, Inanami O, Ohta T, Matsuda A, Kuwabara M
  • 雑誌名: Leukemia Research. 30 ページ: 1555-1561
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of a Practically Useful DEPMPO-type Spin Trap, 5-(2,2-Dimethyl-1,3-propoxy cyclophosphoryl)-5-methyl-1- pyrroline N-oxide (CYPMPO). (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamibayashi M, Oowada S, Kameda H, Okada T, Inanami O, Ohta S, Ozawa T, Makino K, Koyake Y
  • 雑誌名: Free Radical Research. 40(11) ページ: 1166-1172
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of pH-sensitive regions in the mouse prion by the cysteine-scanning spin-labeling ESR technique. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, nanami O, Horiuchi M, Hiraoka W, Shimoyama d, Fuyuhiko Y, Inagaki F, Kuwabara M
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 350(3) ページ: 549-556
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dual inhibition of protein phosphatase-1/2A and calpain rescues NGF-differentiated PC 12 cells from oxygen-glucose deprivation (OGD)-induced cell death. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Research 83(3) ページ: 459-468
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Reactive oxygen species mediate shear stress-induced fluid-phase endocytosis in vascular endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Niwa, K. et al.
  • 雑誌名: Free Radical Research 40(4) ページ: 359-367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regeneration of megakaryocytopoiesis and thrombopoiesis in vitro from X-irradiated human hematopoietic stem cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kashiwakura, I. et al.
  • 雑誌名: Radiation Research 47(2) ページ: 1087-1-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The effects of (-)-epigallocatechin-3-gallate on the proliferation and differentiation of human megakaryocytic progenitor cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Monzen, S. et al.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 47(2) ページ: 213-220
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of Overexpression and Antisense RNA Expression of Orf17, a MutT-Type Enzyme. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hori, M. et al.
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 29(6) ページ: 1087-1091
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of ceramide inhibition on radiation-induced apoptosis in human leukemia MOLT-4 cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, E. et al.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 47(1) ページ: 50-56
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lipid raft disruption prevents apoptosis induced by 2-chloro-2'-deoxyadenosine (Cladribine) in leukemia cell lines. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, E. et al.
  • 雑誌名: Leukemia Research 30 ページ: 15555-1561
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of a Practically Useful DEPMPO-type Spin Trap, 5-(2,2-Dimethyl-l,3-propoxy cyclophosphoryl)-5-methyl- 1-pyrroline N-oxide (CYPMPO). (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamibayashi, M. et al.
  • 雑誌名: Free Radical Research 40(11) ページ: 1166-1172
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of pH-sensitive regions in the mouse prion by the cysteine-scanning spin-labeling ESR technique. (2006)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 350(3) ページ: 549-556
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Conformational change in full-length mouse prion : a site-directed spin-labeling study. (2005)
  • 著者名/発表者名: Inanami O, Hashida S, Iizuka D, Horiuchi M, Hiraoka W, Shimoyama Y, Nakamura H, Inagaki F, Kuwabara M
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 335(3) ページ: 785-792
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X irradiation induces the proapoptotic state independent of the loss of clonogenic ability in Chinese hamster V79 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iizuka D, Inanami O, Matsuda A, Kashiwakura I, Asanuma T, Kuwabara M
  • 雑誌名: Radiation Research 164(1) ページ: 36-44
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Different radiosensitive megakaryocytic progenitor cells exist in steady-state human peripheral blood. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kashiwakura I, Inanami O, Abe Y, Takahashi TA, Kuwabara M
  • 雑誌名: Radiation Research 164(1) ページ: 10-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Post-irradiation hypoxic incubation of X-irradiated MOLT-4 cells reduces apoptotic cell death by changing the intracellular redox state and modulating SAPK/JNK pathways. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hamasu T, Inanami O, Tsujitani M, Yokoyama K, Takahashi E, Kashiwakura I, Kuwabara M
  • 雑誌名: Apoptosis 10(3) ページ: 557-567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhanced induction of apoptosis by combined treatment of human carcinoma cellswith X rays and death receptor agonists. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hamasu T, Inanami O, Asanuma T, Kuwabara M
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 46(1) ページ: 103-110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Reduction of concanavalin A-induced expression of interferon-gamma by bovine lactoferrin in feline peripheral blood mononuclear cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi S, Sato R, Inanami O, Yamamori T, Yamato O, Maede Y, Sato J, Kuwabara M, Naito Y
  • 雑誌名: Veterinary Immunology and Immunopathology. 105(1-2) ページ: 75-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Conformational change in full-length mouse prion : a site-directed spin-labeling study. (2005)
  • 著者名/発表者名: Inanami, 0. et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 335(3) ページ: 785-792
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] X irradiation induces the proapoptotic state independent of the loss of clonogenic ability in Chinese hamster V79 cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, D. et al.
  • 雑誌名: Radiation Research 164(1) ページ: 36-44
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Different radiosensitive megakaryocytic progenitor cells exist in steady-state human peripheral blood. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kashiwakura, I. et al.
  • 雑誌名: Radiation Research 164(1) ページ: 10-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Post-irradiation hypoxic incubation of X-irradiated MOLT-4 cells reduces apoptotic cell death by changing the intracellular redox state and modulating SAPK/JNK pathways. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hamasu et al.
  • 雑誌名: Apoptosis 10(3) ページ: 5587-567
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhanced induction of apoptosis by combined treatment of human carcinoma cellswith X rays and death receptor agonists. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hamasu, T. et al.
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 46(1) ページ: 103-110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Reduction of concanavalin A-induced expression of interferon-gamma by bovine lactoferrin in feline peripheral blood mononuclear cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, S. et al.
  • 雑誌名: Veterinary Immunology and Immunopathology 105(1-2) ページ: 75-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 電子スピンサイエンス誌 6巻 Site-derected spin-label法によるマウスプリオンたんぱく質の構造解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 稲波 修, 渡邉 康子
  • 総ページ数: 50-56
  • 出版者: 電子スピンサイエンス学会
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 血管内皮細胞のシグナル伝達と活性酸素 (2005)
  • 著者名/発表者名: 丹波 光一, 稲波 修
  • 総ページ数: 40:1-13
  • 出版者: 放射線生物研究
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より