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2017 年度 実施状況報告書

アミロイド線維の伸長末端の3次元構造情報に基づく重合機構の理解および創薬展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K15441
研究機関分子科学研究所

研究代表者

矢木 真穂  分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (40608999)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワードアミロイド線維 / アミロイドβ / 核磁気共鳴 / 電子顕微鏡
研究実績の概要

アミロイドβタンパク質(Aβ)は、βシート構造が規則正しく多数積み重なったアミロイド線維を形成して脳内に蓄積することにより、アルツハイマー病の発症を惹起すると考えられている。しかし、これまでに線維伸長を誘起するタンパク質間相互作用の実体を分子構造論の観点から捉えた研究例はない。申請者は、アミロイド線維の"伸長末端"に特異な柔構造が形成されているものと想定し、核磁気共鳴(NMR)法や電子顕微鏡による単粒子解析法を用いて、Aβ線維の伸長末端という特異点の動的立体構造を解明する。得られた精密構造情報に基づき、線維の伸長末端を標的とした創薬基盤の構築へと展開することを目指す。
本年度は、NMR解析および電子顕微鏡解析を行う上で必要となる構造的均一性の高いアミロイド線維断片を調製した。チオフラビンT蛍光を指標としたアミロイド線維形成に関する速度論解析に基づき、構造的に均一なアミロイド線維を調製するための条件検討を行った。また、線維の均一性を高めるため、地上で調製したアミロイドβ試料を実際に宇宙に打ち上げ、国際宇宙ステーション「きぼう」にて、微小重力環境下におけるアミロイド線維形成反応を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成29年度に計画していた、構造解析を行う上で必要となる構造的均一性の高いアミロイド線維断片の調製およびその条件検討に関しては予定通り達成した。
また、線維の均一性を高めるため、国際宇宙ステーション「きぼう」を利用した微小重力環境下におけるアミロイド線維形成に関しても予定通り実施し、現在予備的な構造解析を実施しているところである。

今後の研究の推進方策

微小重力環境下で調製したアミロイド線維に関して、固体NMR法および電子顕微鏡を用いて構造解析を行う。また、目的のアミロイド線維断片を選別するために、特定の3次元構造を形成したAβのみを特異的に認識するモノクローナル抗体を用い、抗体が結合し得る特定の 3次元構造を形成したAβ線維断片を可視化することを試みる。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] Stable isotope labeling approaches for NMR characterization of glycoproteins using eukaryotic expression systems2018

    • 著者名/発表者名
      Yanaka Saeko、Yagi Hirokazu、Yogo Rina、Yagi-Utsumi Maho、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Biomolecular NMR

      巻: - ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1007/s10858-018-0169-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conversion of functionally undefined homopentameric protein PbaA into a proteasome activator by mutational modification of its C-terminal segment conformation2017

    • 著者名/発表者名
      Yagi-Utsumi Maho、Sikdar Arunima、Kozai Toshiya、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Uchihashi Takayuki、Yagi Hirokazu、Satoh Tadashi、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Protein Engineering, Design and Selection

      巻: 31 ページ: 29~36

    • DOI

      10.1093/protein/gzx066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of the chaperonin complex studied by 2D NMR spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Toshio、Nakamura Takashi、Yanaka Saeko、Yagi-Utsumi Maho、Chandak Mahesh S.、Takahashi Kazunobu、Paul Subhankar、Makabe Koki、Arai Munehito、Kato Koichi、Kuwajima Kunihiro
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 ページ: e0187022

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0187022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interactions Controlling the Slow Dynamic Conformational Motions of Ubiquitin2017

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa Soichiro、Yagi-Utsumi Maho、Kato Koichi、Kitahara Ryo
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 22 ページ: 1414

    • DOI

      10.3390/molecules22091414

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystal structure of human proteasome assembly chaperone PAC4 involved in proteasome formation2017

    • 著者名/発表者名
      Kurimoto Eiji、Satoh Tadashi、Ito Yuri、Ishihara Eri、Okamoto Kenta、Yagi-Utsumi Maho、Tanaka Keiji、Kato Koichi
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 26 ページ: 1080~1085

    • DOI

      10.1002/pro.3153

    • 査読あり
  • [雑誌論文] NMR Characterization of the Conformations, Dynamics, and Interactions of Glycosphingolipids2017

    • 著者名/発表者名
      Maho Yagi-Utsumi, Takumi Yamaguchi, Yoshinori Uekusa, Koichi Kato
    • 雑誌名

      NMR in Glycoscience and Glycotechnology

      巻: - ページ: 161-178

    • 査読あり
  • [学会発表] NMR 分光法を基軸としたタンパク質の構造ダイナミクスと分子集合メカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      矢木真穂
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Versatile structural architectures of archaeal homolog of proteasome assembly chaperone2017

    • 著者名/発表者名
      Maho Yagi-Utsumi, Arunima Sikdar, Tadashi Satoh and Koichi Kato
    • 学会等名
      Frontier Bioorganization Forum 2017: Dynamical ordering and integrated functions of biomolecular systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] タンパク質の動的構造と分子集合メカニズムの理解を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      矢木-内海真穂
    • 学会等名
      第169回 薬学談話会
    • 招待講演
  • [学会発表] プロテアソームアッセンブリーシャペロンの古細菌ホモログPbaAの高次構造多型2017

    • 著者名/発表者名
      矢木-内海真穂,Arunima Sikdar,佐藤匡史,加藤晃一
    • 学会等名
      第17回 日本蛋白質科学会
  • [学会発表] 糖脂質膜上におけるタンパク質のアミロイド線維形成2017

    • 著者名/発表者名
      矢木真穂
    • 学会等名
      第2回 秩序化分子ワークショップ
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://groups.ims.ac.jp/organization/kkato_g/rombun/index.html

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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