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2017 年度 実績報告書

異常構造型脳タンパク質の経口摂取による神経変性疾患発症の可能性

公募研究

研究領域脳タンパク質老化と認知症制御
研究課題/領域番号 17H05705
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

古川 良明  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40415287)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード神経変性疾患 / 銅タンパク質
研究実績の概要

SOD1をコードする遺伝子への変異は、神経変性疾患である筋萎縮性側索硬化症(ALS)の発症原因となる。ALSの詳細な発症メカニズムは不明であるものの、脊髄運動ニューロン内での変異型SOD1タンパク質のオリゴマー化・凝集が主要な病理学的特徴であるとされている。SOD1は銅・亜鉛イオンを結合する金属タンパク質であるが、それらが解離してアポ化すると、タンパク質構造の熱安定性が失われ、オリゴマー化しやすくなることを我々は報告してきた。しかし、ALS病態が形成する際に、SOD1のアポ化が生体内で実際に進行しているのかについては未だ明らかとなっていない。そこで本研究では、アポ型のSOD1を特異的に認識する抗体を作製し、モデルマウスやALS患者におけるアポ型SOD1の免疫化学的な検出を試みた。
SOD1の金属イオン結合部位を含むペプチドでウサギを免疫し、抗血清をアフィニティー精製することでアポ型SOD1を認識する抗体(アポ抗体)を得た。アポ抗体は、野生型のSOD1や金属イオンを結合した変異型のSOD1とは反応せず、銅イオンを結合していない変異型のSOD1とのみ反応する認識特異性を示すことが分かった。また、ALSモデルマウスにおいて、アポ抗体との反応性は脊髄特異的に観察されたものの、発症前で最も高く、病態の進行と共に低下した。一方で、病変が認められない小脳は、アポ抗体との反応性を示さなかった。さらに、SOD1変異を伴うALS患者の主要な病変部位である脊髄前角においても、アポ抗体との反応性を確認することができた。ALSの病因タンパク質である変異型のSOD1は、疾患早期の脊髄において、銅イオンを解離した状態として存在しており、それらがオリゴマー化の前駆体として病態の形成に関与することが考えられた。

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

本課題では、線虫をモデルにした脳タンパク質の毒性評価を行う計画であり、本年度は脳タンパク質の一つであるSOD1に着目し研究を進めた。実績の概要にも記載した通り、神経変性疾患の発症に関わるSOD1の構造変化を同定し、その検出にかかる抗体を作製することに成功した。よって、本計画は概ね順調に進展していると考えられ、今後は毒性評価のための線虫モデルの確立をさらに進める予定である。

今後の研究の推進方策

SOD1の他に、パーキンソン病の原因タンパク質であるαシヌクレインにも着目して研究を進める。特に、線虫を用いた脳タンパク質の老化に伴う毒性発揮について、定量的に評価できるシステムを構築する計画である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A copper-deficient form of mutant cu/Zn-superoxide dismutase as an early pathological species in amyotrophic lateral sclerosis2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Eiichi、Nomura Takao、Ohara Shinji、Watanabe Seiji、Yamanaka Koji、Morisaki Yuta、Misawa Hidemi、Furukawa Yoshiaki
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.bbadis.2018.03.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An essential role of N-terminal domain of copper chaperone in the enzymatic activation of Cu/Zn-superoxide dismutase2017

    • 著者名/発表者名
      Fukuoka Mami、Tokuda Eiichi、Nakagome Kenta、Wu Zhiliang、Nagano Isao、Furukawa Yoshiaki
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry

      巻: 175 ページ: 208~216

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2017.07.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abnormal protein oligomers for neurodegeneration2017

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Eiichi、Furukawa Yoshiaki
    • 雑誌名

      Oncotarget

      巻: 8 ページ: 39943~39944

    • DOI

      10.18632/oncotarget.18030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregation of FET Proteins as a Pathological Change in Amyotrophic Lateral Sclerosis2017

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Yoshiaki、Tokuda Eiichi
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 925 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1007/5584_2016_32

    • 査読あり
  • [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症に見られる銅・亜鉛結合タンパク質SOD1のミスフォールディングメカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      古川良明
    • 学会等名
      第5回メタロミクス研究フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体内の銅イオン動態と神経変性疾患2017

    • 著者名/発表者名
      古川良明
    • 学会等名
      分子研研究会「生体金属動態」
    • 招待講演
  • [学会発表] Roles of metallochaperone in the activation of Cu/Zn-superoxide dismutase2017

    • 著者名/発表者名
      古川良明
    • 学会等名
      第17回日本蛋白質科学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] SOD1-linked familial ALS with marked intrafamilial phenotypic variation. How clinical features relate to pathology?2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ohara, Yo-ichi Takei, Akinori Nakamura, Kenya Oguchi, Hidemi Misawa, and Yoshiaki Furukawa
    • 学会等名
      International Conference on Neurology and Brain Disorders
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of peptides that specifically recognize misfolded SOD1 proteins in amyotrophic lateral sclerosis2017

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Tokuda, Kenichi Nagasawa, Takao Nomura, Hidemi Misawa, Shinji Ohara, Koji Yamanaka, and Yoshiaki Furukawa
    • 学会等名
      28th International Symposium on ALS/MND
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋萎縮性側索硬化症にみられる変異型SOD1への金属イオン結合の異常2017

    • 著者名/発表者名
      古川良明、徳田栄一、大原慎司、山中宏二、三澤日出巳
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • [学会発表] A mechanism of enzymatic activation of Cu/Zn-superoxide dismutase by its copper chaperone2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Furukawa and Mami Fukuoka
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
  • [学会発表] Development of peptides that specifically recognize misfolded SOD1 proteins in amyotrophic lateral sclerosis2017

    • 著者名/発表者名
      徳田栄一、長澤健一、野村尚生、三澤日出巳、山中宏二、古川良明
    • 学会等名
      第40回日本神経科学会大会
  • [学会発表] タンパク質の構造異常を検出できるファージの開発と神経変性疾患の病理解明への応用2017

    • 著者名/発表者名
      古川良明、徳田栄一、長澤健一、野村尚生、山中宏二、三澤日出巳、大原慎司
    • 学会等名
      第44回生体分子科学討論会
  • [備考] Furukawa Lab. Home

    • URL

      http://www.chem.keio.ac.jp/~furukawa/index.html

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公開日: 2018-12-17  

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