| 研究課題/領域番号 |
20K21291
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| 研究機関 | 東京慈恵会医科大学 |
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研究代表者 |
杉本 真也 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (60464393)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | アミロイド / 機能性アミロイド / 腸内細菌 / Curli / 分泌装置 / スクリーニング / パーキンソン病 / アルツハイマー病 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、特定の腸内細菌が産生する機能性アミロイドが腸管などの末梢組織から中枢神経や全身に移行し、宿主のアミロイド前駆体タンパク質の構造変換を触媒することで、神経変性疾患を発症させるという新たな仮説を検証することである。
2020年度は、腸内細菌のメタゲノムデータを用い、大腸菌の機能性アミロイドであるCurliの主要な構成タンパク質であるCsgAと相同性を示すタンパク質を検索した。その結果、パーキンソン病患者において優位に増加することが報告されているCatabacter属細菌の機能未知タンパク質（74アミノ酸、分子量7,868Da）がCsgAと低いながらも相同性を示すことを見出し、本タンパク質をCatabacter amyloid-like protein A（CalA）と命名した。また、Web上で公開されているアミロイド予測プログラム（RFAmyloid）により、CalAがアミロイド線維を形成することが示唆された（Probability = 0.821）。一方、別の腸内細菌由来機能性アミロイド候補タンパク質として、Akkermansia属細菌の機能未知タンパク質が、パーキンソン病の原因タンパク質だと考えられているαシヌクレインと相同性を示すことを見出した。しかし、本タンパク質はαシヌクレインの非アミロイド形成領域と相同性を示したため、アミロイド線維を形成する可能性は低いと判断した。次に、大腸菌Curli分泌機構を応用した機能性アミロイドの評価系を確立し、実験に必要な菌株とプラスミドの準備を完了した。さらに、CalA遺伝子をCsgAのシグナルペプチド（1-20）およびCsgG認識部位（21-43）と連結したキメラ遺伝子を人工合成し、大腸菌で複製可能なプラスミドのIPTG誘導型プロモーターの下流に連結した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2020年度は、バイオインフォマティクスを活用し、パーキンソン病患者に特徴的な腸内細菌由来機能性アミロイドとして、Catabacter属細菌のCalAタンパク質を見出した。また、大腸菌のCurli分泌システムを改変し、腸内細菌由来機能性アミロイドの評価系を確立した。しかし、CalAがアミロイド線維を形成することを実験的に確認できていないため、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、引き続きCalAがアミロイド線維を形成する可能性を大腸菌のCurli分泌システムや合成ペプチドを用いて検証する。また、CalA以外の腸内細菌由来機能性アミロイドの探索を実施する。これらの腸内細菌機能性アミロイド候補タンパク質が、真にアミロイド線維を形成することが確認された場合は、線虫のアミロイドーシスモデルを用いて、疾患発症に与える影響を調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19のパンデミックの影響で、当該研究以外の業務が増え、予定していた研究の一部を実施できなかったため、消耗品の購入やその他の経費の使用を見合わせた。また、予定していた国内学会がオンライン開催となったため、計上していた旅費を使用しなかった。さらに、別の研究資金により研究補助員の人件費を支出することが可能となったため、人件費及び謝金を使用しなかった。次年度は、引き続き腸内細菌由来機能性アミロイド候補タンパク質の探索し、その妥当性を評価するための実験を行うために、合成ペプチドや生化学実験用の試薬類などの購入を予定している。
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