脳領域依存的なアミロイドベータ蛋白質蓄積の分子機構解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22300118
• 研究機関: 独立行政法人国立長寿医療研究センター
• 研究代表者: 柳澤 勝彦 独立行政法人国立長寿医療研究センター, 研究所, 副所長 (10230260)
• 研究分担者: 加藤 晃一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 岡崎統合バイオサエンスセンター, 教授 (20211849) ; 村山 繁雄 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 老年病理学研究チーム・神経病理学(ブレインバンク), 部長 (50183653) ; 松原 輝彦 慶応義塾大学, 理工学部, 講師 (10325251) ; 山本 直樹 立命館大学, 薬学部, 助教 (90393157)
• キーワード: 蛋白質 / 認知症 / 糖鎖 / アルツハイマー病 / アミロイドベータ蛋白質 / 老人斑 / 質量分析 / NMR

研究概要

研究成果:アミロイドβ蛋白質(Aβ)の脳内における重合機構を明らかにすることを目的に、アミロイド形成の脳領域特異性に着目し、神経細胞膜依存的Aβ重合に焦点をあて、AD症例を含む高齢者剖検脳より調整した神経細胞膜試料を対象に解析を行っている。平成23年度においては、大脳皮質より分離した神経突起末端膜からラフト様のマイクロドメインを精製する手法を確立し、質量分析による脂質解析を開始した。また神経細胞膜上におけるAβの構造変化をNMRで解析するべく、GM1の含有量およびバイセルサイズの最適化を行うとともに、NNR計測の溶液条件の最適化を進めた。これにより、GM1含有バイセルが顕著にAβ凝集を誘起する条件を見出した。またバイセル上におけるAβの結合様式を原子レベルで解明するためのNMR緩和解析実験の条件を確立した。さらに、神経細胞膜上におけるAβ重合のAFMによる解析の準備として、シナプトゾームの脂質の各成分の種類を比率を定量化した結果に基づき、GM1、スフィンゴミエリン、コレステロール、リン脂質を含むモデル膜を構築した。このモデル膜に対するGM1クラスター結合性ペプチドの相互作用の解析を行った。一方、重合のAβの神経毒性発現機構の解明を目指して、GM1共存下で神経毒性を有するAβ42及びAβ40溶液の安定的な調製法を確立した。現在、Aβ溶液中の神経毒性体の特性及び検出方法について検討中である。
意義及び重要性:Aβの脳内における重合開始の分子機構について、神経細胞膜の脂質構成の解析から物理化学的解析にまで踏み込んで解明を試みる研究はこれまでになされておらず、その意義は極めて大きいといえる。

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

本研究課題の中核となるヒト脳神経細胞膜脂質組成に関する質量分析については、ほぼ計画通り進行し、そのアミロイドβ蛋白質(Aβ)重合誘導性に関する原子間顕微鏡を用いた検討の準備に移行しつつある。以上より、おおむね当初の計画通りに進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

研究期間中に本研究課題の脳領域異存的なアミロイドβ蛋白質(Aβ)の重合及び蓄積への神経細胞膜脂質組成の影響について、当初計画に従って進める。一方、平成23年度の研究で得られた神経細胞膜構成脂質依存的な非アミロイド性Aβ重合について、神経生物学的視点から、鋭意研究を進める。研究課題の推進に特に支障となる問題はない。

研究成果

• [雑誌論文] Lysosomal dysfunction in a mouse model of Sandhoff disease leads to accumulation of ganglioside-bound amyloid-ss peptide (2012)
  • 著者名/発表者名: Keilani S., et al.(Yanagisawa K)
  • 雑誌名: J Neurosci. 巻: 32 ページ: 5223-5236
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4860-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] アミロイド蓄積開始機構の解明と治療薬開発への展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤勝彦、松崎勝巳、加藤晃一
  • 雑誌名: 最新医学 巻: 67(第48回ベルツ賞受賞論文) ページ: 138-158
• [雑誌論文] Multicentre multiobserver study of diffusion-weighted and fluid-attenuated inversion recovery MRI for the diagnosis of sporadic Creutzfeldt Jakob disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujita K, Harada M, Sasaki M, Yuasa T, Sakai K, Hamaguchi T, Sanjo N, Shiga Y, Satoh K, Atarashi R, Shirabe S, Nagata K, Maeda T, Murayama S, Izumi Y, Kaji R, Yamada M, Mizusawa H
  • 雑誌名: BMJ Open Journal 巻: 2
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2011-000649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Altered γ-secretase activity in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Kakuda N, Shoji M, Arai H, Furukawa K, Ikeuchi T, Akazawa K, Takami M, Hatsta H, Murayama S, Hashimoto Y, Miyajima M, Arai H, Nagashima Y, Yamaguchi H, Kuwano R, Nagaike K, Ihara Y, the Japanese Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
  • 雑誌名: EMBO Molecular Medicine 巻: 4 ページ: 344-352
  • DOI: 10.1002/emmm.201200214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduced brain-derived neurotrophic factor (BDNF) mRNA expression and presence of BDNF-immunoreactive granules in the spinocerebellar ataxia type 6 (SCA6) cerebellum (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Ishikawa K, Sato N, Obayashi M, Niimi Y, Ishiguro T, Yamada M, Toyoshima M, Takahashi H, Kato T, Takao M, Murayama S, Mori O, Eishi Y, Mizusawa H
  • 雑誌名: Neuropathology 巻: (in press)(未定)
  • DOI: 10.1111/j.1440-1789.2012.01302.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain insulin resistance accelerates Ass fibrillogenesis by inducing GM1 ganglioside clustering in the presynaptic membranes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto N, Matsubara T, Sobue K., et al
  • 雑誌名: J.Neurochem. 巻: 121 ページ: 619-628
  • DOI: 10.1111/j.1471-4159.2012.07668.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathological significance of ganglioside clusters in Alzheimer's disease. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa K.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 116 ページ: 806-812
  • DOI: DOI:10.1111/j.1471-4159.2010.07006.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic characterization of intermolecular interaction of amyloid ss promoted on GM1 micelles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yagi-Utsumi M., et al.(Yanagisawa K, Kato K)
  • 雑誌名: Int J Alzheimers Dis 巻: 2011 ページ: Article ID925073
  • DOI: 10.4061/2011/925073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extracellular and intraneuronal HMW-Ass represent a molecular basis of memory loss in Alzheimer's disease model mouse (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamura A., et al.(Yanagisawa K)
  • 雑誌名: Molecular Neurodegeneration 巻: 6 ページ: 20
  • DOI: 10.1186/1750-1326-6-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ass behavior on neuronal membranes : aggregation and toxicities (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa K.
  • 雑誌名: International Journal of Alzheimer's Disease 巻: (Editorial) ページ: Article ID286536
  • DOI: 10.4061/2011/286536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structviral and molecular basis of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Kamiya, Maho Yagi-Utsumi, Hirokazu Yagi, Koichi Kato
  • 雑誌名: Current Pharmaceutical Design 巻: 17 ページ: 1672-1684
  • DOI: 10.2174/138161211796355074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiac (1)(2)(3)I-meta-iodobenzylguanidine scintigraphy and lewy body pathology in a patient with amyotrophic lateral sclerosis and parkinsonism-dementia complex of Kii, Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Kokubo Y, Morimoto S, Shindo A, Hirokawa Y, Shiraishi T, Saito Y, Murayama S, Kuzuhara S
  • 雑誌名: Mov Disord 巻: 26 ページ: 2300-2301
  • DOI: 10.1002/mds.23850
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive mutational analysis of LRRK2 reveals variants supporting association with autosomal dominant Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Seki N, Takahashi Y, Tomiyama H, Rogaeva E, Murayama S, Mizuno Y, Hattori N, Marras C, Lang AE, St George-Hyslop P, Goto J, Tsuji S
  • 雑誌名: J.Human Gen. 巻: 56 ページ: 671-675
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.79
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOD1 (Copper/Zinc Superoxide Dismutase) deficiency drives amylold ss protein oligomerization and memory loss in mouse model of Alzheimer's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Murakami K, Murata N, Noda Y, Tahara S, Kaneko T, Kinoshita N, Hatsuta H, Murayama S, Barnham K.J, Irie K, Shirasawa T, Shimizu T
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 286 ページ: 44557-44568
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.279208
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Dissociation of Ass from Lipoprotein in Cerebrospinal Fluid from Alzheimer's Disease accelerates Ass42 assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Takamura A, Kawarabayashi T, Yokoseki T, Shibata M, Morishima-Kawashima M, Saito Y, Murayama S, Ihara Y, Abe K, Shoji M, Michikawa M, Matsubara E
  • 雑誌名: J Neuroscie Res 巻: 89 ページ: 815-821
  • DOI: 10.1002/jnr.22615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spinocerebellar ataxia type 2 is associated with Parkinsonism and Lewy body pathology (2011)
  • 著者名/発表者名: Takao M, Aoyama M, Ishikawa K, Sakiyama Y, Yomono H, Saito Y, Kurisaki H, Mihara B, Murayama S
  • 雑誌名: BMJ Case Reports
  • DOI: 10.1136/bcr.01.2011.3685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superficial siderosis associated with abundant tau and α-synuclein accumulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takao M, Murayama S, Yoshida Y, Mihara B
  • 雑誌名: BMJ Case Reports published online 1 December
  • DOI: 10.1136/bcr.10.2011.4925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Central AMP-activated protein kinase affects sympathetic nerve activity in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanida M, Yamamoto N
  • 雑誌名: Neurosci Lett. 巻: 503 ページ: 167-170
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2011.08.013
  • 査読あり
• [学会発表] ケタミン処理したアストロサイトはネプリライシン発現抑制を介してアミロイドβ蛋白分解を抑制する (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本直樹、成瀬かおり、笠原梨加、谷浦秀夫、鈴木健二、祖父江和哉
  • 学会等名: 第132回日本薬学会
  • 発表場所: 北海道(札幌)
  • 年月日: 20120329-20120331
• [学会発表] 糖脂質含有バイセルを用いたガングリオシドとα-シヌクレインとのNMR相互作用解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宇野剛、矢木真穂、山口拓実、加藤晃一
  • 学会等名: 日本化学会第92回春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] アミロイドベータの凝集機構の解明のためのGM1含有生体膜モデルの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福田竜統, 小島昂大, 松原輝彦, 山本直樹, 柳澤勝彦, 佐藤智典
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会(2012)
  • 発表場所: 慶應義塾大学(横浜)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Spectroscopic characterization of conformational transitions of membrane-binding peptides upon their specific interactions with glycolipids (2012)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Pornthip Boonsri, Yoshiki Yamaguchi, Koichi Kato
  • 学会等名: 4th Japan-Korea Seminar on Biomolecular Sciences Experiments and Simulations
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-01-10
• [学会発表] ケタミンはアストロサイトのネプリライシン発現を抑制することでAssの分解を減少させる (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本直樹、成瀬かおり、笠原梨加、谷浦秀夫、鈴木健二、祖父江和哉
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県(横浜)
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] ハロペリドールはシグマ-1受容体を介してアストロサイトのGM1発現を増加させる (2011)
  • 著者名/発表者名: 笠原梨加、山本直樹、成瀬かおり、谷浦秀夫、鈴木健二、祖父江和哉
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川県(横浜)
  • 年月日: 20111213-20111216
• [学会発表] ケタミンはアストロサイトのネプリライシン発現抑制を介してAssの分解を抑制する (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本直樹、成瀬かおり、笠原梨加、谷浦秀夫、鈴木健二、祖父江和哉
  • 学会等名: 第30回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20111110-20111113
• [学会発表] CSF biomarker is useful for differential diagnosis of Alzheimer disease (AD) and dementia with Lewy bodies (DLB)-autopsy-confirmed study (2011)
  • 著者名/発表者名: Morimoto S, Hatsuta H, Kanemaru K, Murayama S, Saito Y, Takao M, Funabe S
  • 学会等名: Alzheimer's Association Internatinal Conference 11^<th>, 2011
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20110716-20110721
• [学会発表] Gene expression profiling in the postmorten brains classified by Braak neurofibrillary staging (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyashita T, Hatsuta H, Murayama S, Saito Y, Tuskie T, Ihara Y, Kuwano R
  • 学会等名: Alzheimer's Association Internatinal Conference 11th, 2011
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20110716-20110721
• [学会発表] Japanese Consortium for Research in motor Neuron Disease and Frontotemporal Dementia (2011)
  • 著者名/発表者名: Murayama S, Saito Y, Takao M, Hatsuta H, Shimizu J, Kihira T, Kokubo Y, Akiyama H, Suzuki, Hasegawa M
  • 学会等名: 87^<th> Annual Meeting of the American Association of Neuropathologists
  • 発表場所: Seattle, Washington
  • 年月日: 20110623-20110626
• [学会発表] Presence of Somatic Dendrites and Reduction of Apical Dendrites of Purkinje Cells in Spinocerebellar Ataxia Type 31 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takao M, Ghetti B, Mihara T, Ishikawa K, Tokumaru A, Funabe S, Kimura H, Mihara B, Fujita M, Suzuki K, Murayama S
  • 学会等名: 87^<th> Annual Meeting of the American Association of Neuropathologists
  • 発表場所: Seattle, Washington
  • 年月日: 20110623-20110626
• [学会発表] プロポフォールとチオペンタールはアミロイドβ凝集を抑制する-アルツハイマー型認知症患者への麻酔薬使用は問題ないのか?第2報- (2011)
  • 著者名/発表者名: 祖父江和哉、山本直樹、谷浦秀夫、高柳猛彦、伊藤恭史、森島徹朗
  • 学会等名: 日本麻酔科学会第58回学術集会
  • 発表場所: 兵庫県(神戸)
  • 年月日: 20110519-20110521
• [学会発表] 認知症とうつ病～神経病理学の観点から～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤勝彦
  • 学会等名: 日本うつ病学会緊急シンポジウム「うつ病克服へのロードマップ」
  • 発表場所: 新宿明治安田生命ホール(東京)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] Molecular Mechanism Underlying Initiation of Development of Alzheimer Disease and Therapeutic Strategy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa K.
  • 学会等名: German Reserach and Innovation Forum. German-Japanese Symposium on Ageing and Neurodegeneration
  • 発表場所: ウェスティンホテル大阪(大阪府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] 治療戦略:最近の知見からみた治療開発の展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤勝彦
  • 学会等名: 第29回日本神経治療学会
  • 発表場所: フェニックスプラザ(福井)(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Conformational transition and intermolecular interaction of amyloid ss molecules promoted on ganglioside clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Koichi Kato
  • 学会等名: The International Symposium on Nuclear Magnetic Resonance 2011
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Investigating rare lysosomal storage disorders to elucidate the sphingolipidosis-proteinopathy connection in common neurodegenerative disorders (2011)
  • 著者名/発表者名: Wustman B.A., et al.(Yanagisawa K)
  • 学会等名: Neuroscience Meeting 2011
  • 発表場所: Washington Convention Center. (Washington DC.USA)
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] 第3の生命鎖=糖鎖の分子科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 計算分子科学研究拠点第1回実験化学との交流シンポジウム
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] NMR characterization of interaction modes of amyloid ss with ganglioside clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Koichi Kato
  • 学会等名: 3^<rd> Asian Communications of Glycobiology and Glycotechnology
  • 発表場所: 中華民国(上海)
  • 年月日: 2011-10-27
• [学会発表] アルツハイマー病の治療:現状と展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳澤勝彦
  • 学会等名: 第107回日本精神神経学会学術総会シンポジウム「認知症、これからの診断、治療-新たな抗アルツハイマー病薬の出現をへて-」
  • 発表場所: ホテルグランパシフィック1E DAIBA(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] Neuropathology of tauopathy-pure and combined form (2011)
  • 著者名/発表者名: Murayama S, Saito Y
  • 学会等名: The7th International Symposium on Geriatrics and Gerontology
  • 発表場所: Aichi, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] NMR spectroscopic characterization of the pathogenic interaction of amyloid ss peptide with ganglioside clusters (2011)
  • 著者名/発表者名: Maho Yagi-Utsumi, Koichi Kato
  • 学会等名: 第71回岡崎コンファレンス「糖鎖分子科学の新たな展望」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-10-13
• [学会発表] NMR analyses of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kato, Hirokazu Yagi, Takumi Yamaguchi, Sayoko Yamamoto, Yukiko Kamiya, Maho Yagi-Utsumi
  • 学会等名: Glycobiology Japan-Netherland Joint Seminar 2011
  • 発表場所: 名古屋(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] A systematic approach for structural glycoproteomics (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kato
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology
  • 発表場所: ソウル(韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] Ganglioside-induced conformational change of amyloid ss-protein as an initial step in the process of Alzheimer disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa K.
  • 学会等名: The 31^<st> Naito Conference on GlycanExpression and Regulation.〔II〕 : Metabolites, Stress Response, Microdomains, and Beyond
  • 発表場所: シャトーレーゼガトーキングダムサッポロ(北海道)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Structural and molecular basis of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kato
  • 学会等名: 第31回内藤コンファレンス
  • 発表場所: 札幌(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] ガングリオシドクラスターが誘起するアミロイドβ重合の開始機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂、加藤晃一
  • 学会等名: 第30回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] NMRで探る神経変性疾患の分子メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤晃一
  • 学会等名: 第8回原子・分子・光科学(AMO)討論会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] ガングリオシドクラスターを舞台とするアミロイドβの構造転移と分子間相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢木真穂、加藤晃一
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 大阪(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 細胞膜界面における糖鎖ナノクラスター構築とペプチドによる糖鎖認識制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松原輝彦
  • 学会等名: 第6回理研「バイオものづくり」シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所(和光市)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-10
• [図書] 認知症の正体-診断・治療・予防の最前線 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯島裕一, 佐古泰司, 村山繁雄
  • 総ページ数: 269
  • 出版者: 株式会社PHP研究所