ポリグルタミン蛋白質による異常コンフォメーション転移の伝播機構解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K09755
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小澤 大作 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教 (60554524)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ポリグルタミン蛋白質 / アミロイド / 神経変性疾患 / プリオン

研究実績の概要

本研究は、蛋白質のアミロイド線維形成過程で起きる異常構造転移の伝播機構の詳細に迫り、細胞内外で蛋白質のアミロイド凝集が起きる神経変性疾患の治療・予防法開発に向けた端緒をつかむことを目的とする。
平成２９～令和１年度では、ポリグルタミン蛋白質の異常構造伝播機構を解明するため、異常構造（βシート）化したThio-Q62モノマーを正常構造（αヘリックス）モノマーに添加し、その影響を解析した。その結果、βシートThio-Q62モノマーの少量の添加により、αヘリックスThio-Q62およびThio-Q35モノマーのβシート構造転移が促進され、βシートモノマーが次々と形成されることが明らかになった。また、培養細胞を用いた研究から、βシート化したThio-Q35モノマーが細胞毒性を発揮することが分かった。加えて、ポリグルタミン蛋白質の凝集を抑制するQBP1ペプチドが、異常構造転移の伝播を抑制することが明らかとななった。これまでの研究をふまえて、令和２年度では、βシートThio-Q35モノマーがin vivoにおいて線虫の神経系の機能障害を引き起こすか検討した。βシートThio-Q35モノマーをトランスフェクション試薬で線虫内に導入し、線虫の咽頭のポンピング運動を評価した。その結果、αヘリックスThio-Q35モノマーと比較し、βシートThio-Q35モノマーの導入において、２日後のポンピング回数が有意に減少した。このことから、βシートThio-Q35モノマーはin vivoにおいて線虫の咽頭の神経細胞にも影響を与えることが示唆された。
これまでの研究から、ポリグルタミン蛋白質の異常構造伝播はプリオン仮説のような蛋白質モノマー間で伝播が起こり、βシート化したポリグルタミン蛋白質モノマーは、毒性を獲得し神経系の機能障害を引き起こす可能性が考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Arginine is a disease modifier of polyQ disease models that stabilizes polyQ protein conformation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Minakawa E.N., Popiel H.A., Tada M., Takahashi T., Yamane H., Saitoh Y., Takahashi Y., Ozawa D., Takeda A., Takeuchi T., Okamoto Y., Yamamoto K., Suzuki M., Fujita H., Ito C., Yagihara H., Saito Y., Watase K., Adachi H., Katsuno M. Mochizuki H., Shiraki K., Sobue G., Toda T., Wada K., Onodera O., Nagai Y.
  • 雑誌名: Brain 巻: 143 ページ: 1811-1825
  • DOI: 10.1093/brain/awaa115
  • 査読あり
• [学会発表] ポリグルタミン蛋白質におけるプリオン様異常構造伝播機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小澤大作、武内敏秀、永井義隆
  • 学会等名: 第18回 神経科学研究会
• [図書] 相分離生物学の全貌 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小澤大作、永井義隆
  • 総ページ数: 416
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807913466