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2011 年度 実績報告書

アミロイド線維末端の特異構造の解明に基づく線維伸長メカニズムの理解

研究課題

研究課題/領域番号 23870043
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設)

研究代表者

矢木 真穂  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 特任助教 (40608999)

キーワードアミロイド / X線結晶構造解析 / 抗体 / アルツハイマー病
研究概要

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分子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"線維末端"に特異な柔構造が形成されているものと想定し、X線結晶構造解析法やNMR法などの構造化学的手法を用いて、Aβ線維の伸長末端における特異構造を原子レベルの分解能で解明することを目的とした。X結晶構造解析を実施することにより、非結晶性のアミロイド線維末端を可視化することが初めて可能になると期待される。
本年度は、動的でかつ不安定な過渡的中間体としての性質を有しているアミロイド線維末端の構造解析を行う上で必要な、アミロイド線維断片およびAβの線維末端に特異的に結合する抗体のデザインおよび作製に取り組んだ。抗体に関しては、大量発現系を確立することができた。一方、アミロイド線維断片に関しては、その最小モデルとして4~5分子のAβを遺伝子工学的に連結したタンデム型Aβを作製し、上記抗体によって認識されること、および、モノマーAβの線維形成を促進する核として機能することを明らかとした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

アミロイド線維末端の構造解析を行う上で必要となる、アミロイド線維断片モデルおよびAβの線維末端に特異的に結合する抗体の調製を終えることができ、両者の複合体のX線結晶構造解析に向けての結晶化の条件検討にもすでに取り組むことができているため。

今後の研究の推進方策

大型放射光施設を利用して、調製したアミロイド線維末端と抗体の複合体のX結晶構造解析を実施する。位相置換法による解析が困難な場合は、セレノメチオニン含有Aβを調製し、多波長異常分散を利用した位相決定を試みる。さらに、X線結晶構造解析より得られた立体構造の情報を活かし、化学修飾や変異を導入したタンデムリピートAβを作製することにより、in vitroでのより安定な末端構造の構築を目指す。そして、溶液NMR法を用いて、線維末端の特異構造が有する動的構造情報を抽出し、その特異構造の形成過程を明らかにすることを目指す。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 大腸菌発現系による安定同位体標識アミロイドssの調製法2012

    • 著者名/発表者名
      矢木-内海真穂
    • 雑誌名

      蛋白質科学会アーカイブ

      巻: 5 ページ: e065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and molecular basis of carbohydrate-protein interaction systems as potential therapeutic targets2011

    • 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

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational dynamics of wild-type Lys-48-linked diubiquitin in solution2011

    • 著者名/発表者名
      Hirano T, Serve O, Yagj-Utsumi M, Takemoto E, Hiromoto T, Satoh T, Mizushima T, Kato K
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 286 ページ: 37496-37502

    • DOI

      10.1074/jbc.M111.256354

    • 査読あり
  • [学会発表] Spectroscopic characterization of conformational transitions of membrane-binding peptides upon their specific interactions with glycolipids2012

    • 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
      東大寺総合文化センター(奈良)
    • 年月日
      2012-01-10
  • [学会発表] Conformational transition and intermolecular interaction of amyloid β molecules promoted on ganglioside clusters2011

    • 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
      大さん橋ホール(神奈川)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] NMR characterization of interaction modes of amyloid β with ganglioside clusters2011

    • 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
      Shanghai Institute of Organic Chemistry(中華人民共和国)
    • 年月日
      2011-10-27
  • [学会発表] Conformational transition and intermoleciilar interaction of amyloid β molecules promoted on GM1 clusters2011

    • 著者名/発表者名
      Maho Yagi-Utsumi
    • 学会等名
      瀋陽薬科大学大学院特別講義
    • 発表場所
      瀋陽薬科大学(中華人民共和国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-25
  • [学会発表] NMR spectroscopic characterization of the pathogenic interaction of amyloid β peptide with ganglioside clusters2011

    • 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
      岡崎コンファレンスセンター(愛知)
    • 年月日
      2011-10-13
  • [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の重合開始機構2011

    • 著者名/発表者名
      矢木真穂
    • 学会等名
      第1回「認知症研究を知る若手研究者の集まり」
    • 発表場所
      あいち健康プラザ(愛知)
    • 年月日
      2011-07-31
  • [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
      ハイブ長岡(新潟)
    • 年月日
      2011-07-12
  • [学会発表] GM1クラスターを舞台とするアミロイドβの重合開始機構2011

    • 著者名/発表者名
      矢木真穂
    • 学会等名
      第12回若手NMR研究会
    • 発表場所
      琵琶湖リゾートクラブ(滋賀)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-24
  • [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
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-08
  • [備考]

    • URL

      http://www.ims.ac.jp/topics/2010/110217.html

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公開日: 2013-06-26  

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