アルツハイマー病発症機構の解明と新規創薬標的の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293010
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 鈴木 利治 北海道大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (80179233)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: アルツハイマー病 / 神経変性疾患 / アミロイドβ

研究実績の概要

(1) X11Lのリン酸化による構造変換と機能修飾：キナーゼcDNAライブラリーの利用によりX11Lリン酸化酵素を数種類同定した。しかし、これらのキナーゼがX11Lをvivoでリン酸化している事を確認するためにリン酸化特異抗体の作成を行った。リン酸化模倣変異体で認められたX11Lの構造変換がリン酸化体で起こるかどうか解析した。X11Lはアルツハイマー病(AD)の原因因子Aβの前駆体APPの細胞内輸送と代謝を制御することをこれまで明らかにしてきたが、今回、X11Lが神経伝達物質受容体の輸送と局在を制御することを見いだした。神経伝達物質受容体は認知・記憶などの高次機能に直接関連しており、X11Lのリン酸化が受容体輸送に関わる分子機構の解明を行った。
(2) また、ADの原因遺伝子変異に依存しないγセクレターゼ機能以上を検出するためにAlcadein (Alc)の代謝を解析した。AlcはAPPと同じγセクレターゼの基質であるが、γセクレターゼの機能変化にたいする感受性がことなる。今回、細胞を用いた解析で、γセクレターゼの触媒ユニットPS遺伝子（FADの原因遺伝子）に変異が無くてもγ切断に以上が生じる条件をAlcを用いて見いだした。この切断変化がAPPでも起こることを確認し、その分子機構を詳細に解明する研究を進めている。本研究が進展すれば孤発性ADの発症機構の一端が理解出来る。

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

X11Lのリン酸化は、リン酸化特異抗体の作成に時間がかかったが、新しく神経伝達物質受容体の輸送・局在に関わる新発見があり、AD発症機構とX11Lの機能変化の関連性の理解が深まった。
また、Alcadeinを基質として遺伝子変異に依存しないγセクレターゼによる切断変化を始めて検出し、現在APPでも実証中である。分子機能の解明がすすめが孤発性アルツハイマー病の発症機構が具体的に明らかになり、新たな創薬標的の開発が具体的に可能になる。

今後の研究の推進方策

本研究は主に２つのパートから成り立っており、(1)X11Lのリン酸化による機能変化の解析：これまで得られてきたアミノ酸置換によるリン酸化模倣体の機能制御をリン酸化で実証し、今後はリン酸化および機能制御が老化やＡＤ病態で影響を受けることを解析してゆく。X11Lの機能としてAPPの輸送と代謝に着目した解析を進めて来たが、26年度に神経伝達物質受容体の輸送とシナプス局在をX11Lが制御している事を見いだし、その制御にリン酸化が関わっている事が明らかになってきた。神経伝達物質受容体は脳高次機能の発現に重要な役割を果たしており、認知症発症とも関連性が高いことから、今後はこの方面の研究も深化させる。(2)γセクレターゼによる膜内基質切断機構変化の仕組みの解析：PSに遺伝子変異が認められない孤発性ADで、どのように神経毒性を示すAβ分子種ができるのか（どのようにγセクレターゼの機能が変化するのか）は全く未解明であった。今回、基質をAPPからAlcに代えて切断変動が起こる条件を探索したところ膜脂質組成の変化がγセクレターゼによる基質切断の変化を生じることが明らかになった。この方法を改変してAPPで調べ、今後、この分子機構を解明する予定である。患者神経細胞でこのような変化が起こることを自称する研究に発展させてゆく。

次年度使用額が生じた理由

薬学部の改修・新棟建築のため、動物飼育室が移転して、一時的に飼育数を減らしたため、関連する一部の解析が完了していない。このため、使用する試薬を次年度購入し4～5月に実験を行う予定のため。

次年度使用額の使用計画

4月および5月中に試薬等消耗品を購入する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Cytoplasmic fragment of Alcadeinα generated by regulated intramembrnae proteolysis enhances APP transport into the late-secretory pathway and facilitates APP cleavage. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takei, N., Sobu, Y., Kimura, A., Urano, S., Piao, Y., Araki, Y., Taru, H., Yamamoto, T., Hata, S., Nakaya, T. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 290 ページ: 987-995
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.599852
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Increased levels of plasma p3-Alcα35, a major fragment of Alcadeinα by γ-secretase cleavage, in Alzheimer’s disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Omori C, Kaneko M, Nakajima E, Akatsu H, Waragai M, Maeda M, Moroshima-Kawashima M, Saito Y, Nakaya T, Taru H, Yamamoto T, Asada T, Hata S, Suzuki T.
  • 雑誌名: J. Alzheimers Dis. 巻: 39 ページ: 861-870
  • DOI: 10.3233/JAD-131610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptome analysis of distinct mouse strains reveals kinesin light chain-1 splicing as as amyloid beta accumulation modifier. (2014)
  • 著者名/発表者名: Morihara, T., Hayashi, N., Yokokoji, M., Akatsu, H., Silverman, MA., Kimura, N., Saito, Y., Suzuki, T., Yanagida, K., Tanaka, T., Kazui, H., Kudo, T., Kodama, TS., Sato, M., Hashimoto, R., Tagami, S., Okochi, M., Ytoh, N., Nishitomi, K., Takamura, H., Katayama, T., Hashizumi, Y., Kimura, R., Kamino, K., Takeda, M.
  • 雑誌名: Proc. Acad. Natl. Sci. USA. 巻: 111 ページ: 2638-2643
  • DOI: 10.1073/pnas.1307345111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Methylglyoxal produced by amyloid β-peptide-induced nitrotyrosination of triosephoshate isomerase triggers neuronal death in Alzheimer disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tajes, M., Eraso-Pichot, A., Rubio-Moscardo, F., Guivernau, B., Ramos-Fernandez, E., Bosch-Morato, M., Guix, F. X., Clarimon, J., Miscione, G. P., Boada, M., Gil-Gomez, G., Suzuki, T., Molina, H., Villa-Freixa, J., Vicente, R. and Munoz, F. J.
  • 雑誌名: J. Alzheimers Dis. 巻: 41 ページ: 273-288
  • DOI: 10.3233/JAD-131685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utility of SPM8 plus DARTEL (VSRAD) combined with magnetic resonance spectroscopy as adjunct techniques for screening and predicting dementia due to Alzheimer’s disease in clinical practice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Waragai M., Hata S., Suzuki T., Ishi R., Fujii C., Tokuda T., Arai H., Ohrui T., Higuchi S., Yoshida M., Igarashi K., Moriya M., Iwai N. and Uemura K.
  • 雑誌名: J. Alzheimers Dis. 巻: 41 ページ: 1207-1222
  • DOI: 10.3233/JAD-132786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative analysis of APP axonal transport in neurons; Role of JIP1 in APP anterograde transport. (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Araseki, M., Nozawa, K., Furukori, K., Araki, Y., Matsushima, T., Nakaya, T., Hata, S., Saito, Y., Uchida, S., Okada, Y., Nairn AC, Davis, RJ., Yamamoto, T., Kinjo, M., Taru, H., and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 巻: 25 ページ: 3569-3580
  • DOI: 10.1091/mbc.E14-06-1111
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Altered cleavages of amyloid β-protein precursor and Alcadein by γ-secretase by changing membrane lipid composition: A possible cause of sporadic Alzheimer’s disease by aging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Suzuki.
  • 学会等名: Asian Aging Core for Longevity “2006-2015, 10 years and beyond” AACL Conference
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center.
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] 神経細胞内のAPP軸索順行輸送制御機構とAPP代謝 シンポジウム「認知症研究におけるCell Biology II: 細胞内輸送」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木利治、千葉杏子、羽田沙緒里
  • 学会等名: 第33回日本認知症学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 横浜
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] JIP1 is required for the efficient anterograde transport of APP in neuronal axon driven by kinesin-1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuka Okumura, Kyoko Chiba, Angus, C. Nairn, Roger J. Davis, Masataka Kinjo, Toshiharu Suzuki.
  • 学会等名: Society for Neuroscience annual meeting, Neuroscience 2014
  • 発表場所: Washington DC Convention Center, Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] Levels of CSF and plasma p3-Alcα35, a major product of alcadeina by g-secretase cleavages, in elder subjects with or without dementia (2014)
  • 著者名/発表者名: Chiori Omori, Saori Hata, Toshiharu Suzuki.
  • 学会等名: Society for Neuroscience annual meeting, Neuroscience 2014
  • 発表場所: Washington DC Convention Center, Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [学会発表] BACE1によるAPPの切断部位変化の分子機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村 彩乃、鈴木 利治
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都会館 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] X11, X11LによるNMDA受容体活性制御機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本館利佳、齋藤有紀、鈴木利治
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都会館 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Alcadeinα細胞質ドメインのリン酸化による機能調節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 蘇武佑里子、羽田沙緒里、鈴木利治
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都会館 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] 積み荷受容体APPの神経軸索内輸送とAPP輸送小胞構成タンパク質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木柚葉、千葉杏子、羽田沙緒里、鈴木利治
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都会館 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] 奥村祐香、千葉杏子、金城政孝、鈴木利治 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥村祐香、千葉杏子、金城政孝、鈴木利治
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都会館 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Brain aging as an etiology of Alzheimer’s disease (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Suzuki
  • 学会等名: Asian Aging Core for Longevity Research (AACL) 2014 Conference
  • 発表場所: Haevichi Hotel Conference Room, Jeju, Koria.
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-22
  • 招待講演
• [学会発表] γセクレターゼによるAlcadein細胞内ドメインの産生とその機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 蘇武祐里子、朴懿、羽田沙緒里、鈴木利治
  • 学会等名: 第19会日本病態プロテアーゼ学会学術集会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター、大阪
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-09
• [学会発表] Regulated axonal transport of APP and alcadein by kinesin-1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiharu Suzuki, Kyoko Chiba, Yuka Okumura, Yuzuha Shiraki, Masataka Kinjo, Saori Hata, Hidenori Taru.
  • 学会等名: American Society for Biochemistry and Molecular Biology annual meeting 2014 (Experimental Biology 2014)
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, USA
  • 年月日: 2014-04-26 – 2014-04-30
• [産業財産権] アミロイドβ蛋白質により誘発される認知障害の治療剤およびアルツハイマー病治療薬、並びにこれらに関連する治療法および病態解析方向 (2014)
  • 発明者名: 井上剛、鈴木利治、羽田沙緒里
  • 権利者名: 井上剛、鈴木利治、羽田沙緒里
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2014/060665
  • 出願年月日: 2014-04-15
  • 外国