Development of biomarker and new therapy using the protein structure

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02741
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 望月 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90230044)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宗 正智 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教 (40746335)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: シヌクレイン / 構造多型 / パーキンソン病

Outline of Annual Research Achievements

今回、αSynの二つの異なるモノマー構造に着目した（Conformer A B）Conformer AおよびBに対する、Fibril AおよびBのシーディング効果の特異性、を用いることで、髄液中に含まれるシヌクレイン凝集物がFibril AかBかを判別することができ、ひいてはPD（Fibril A）かMSA（Fibril B）かを判別できる可能性を見出した。
シーディング効果の特異性とあるが、シーディング効果というのは、あるタンパク質の単量体溶液に、微量の凝集物（シード）を添加した場合、その添加した凝集物により凝集反応が促進される現象、およびそれによりできる凝集産物が、もとのシードと同様の立体構造をもつ現象をさす。その原則通り、Conformer AにFibril Aを添加すると、すみやかにFibril Aが増幅し、Conformer AにFibril Bを添加すると速やかにFibril Bが増幅された。
一方で、シーディング効果の特異性は、時に特定のシードが特定の単量体にシード効果を示さないことがあることをいう。Conformer BにFibril Aを添加してもFibril Aのシード効果はなく、凝集は通常通りの速さで最終産物はFibril Bができた。Conformer BにFibril Bを添加する場合は、凝集は促進されFibril Bができた。
この特異性を利用することで、もし髄液中にFibril Aが含まれていると仮定すると（PD患者髄液であるとすると）、Conformer A溶液に髄液を入れると非常に早く凝集反応が起こるが、Conformer B溶液に髄液をいれても凝集反応は促進しないことになる。またもし髄液中にFibril Bが含まれていると仮定すると（MSA患者と仮定すると）、Conformer A溶液にもConformer B溶液にも反応することになる。今後はこの特異性について検証を重ねる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

PDとMSAにみられるような構造多型を検証する目的であるが、その傾向を確かにとらえているとともに、その違いが生まれる原理に迫りつつある。その点で非常に順調である。

Strategy for Future Research Activity

実際の患者の検体から、増幅を行い、NMRやCryoEMといった高解像度解析にすすむ。

Research Products

• [Journal Article] Ultrasonication-based rapid amplification of α-synuclein aggregates in cerebrospinal fluid. (2019)
  • Author(s): Kakuda K1, Ikenaka K1, Araki K1, So M2, Aguirre C2, Kajiyama Y1, Konaka K1, Noi K3, Baba K1, Tsuda H1, Nagano S1, Ohmichi T4, Nagai Y5, Tokuda T6, El-Agnaf OMA7, Ogi H3, Goto Y2, Mochizuki H8.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: Apr 12;9(1) Pages: 6001
  • DOI: 10.1038/s41598-019-42399-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research