2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the principles of formation of the Alzheimer's disease-related complex using nucleotide and peptide tools
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20K06524
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
永田 崇 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (10415250)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アミロイドβ / プリオン / アプタマー / NMR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルツハイマー病患者の脳にはアミロイドβペプチド(Aβ)からなる繊維が蓄積するが、近年、毒性があるのはAβ繊維ではなく、溶解性Aβであると考えられている。また、溶解性Aβは、神経細胞表面に存在するプリオン(PrPC)に結合することで、記憶・学習障害を誘導するシグナルを細胞内に伝達することが示されている。我々は、溶解性Aβに結合し線維化を阻害するPrPC由来ペプチドを見出すとともに、PrPCに強く結合する抗PrPC RNAアプタマーを見出している。本研究ではこれらを使って、溶解性AβとPrPCとの複合体およびAβ繊維の形成原理を解明するとともに、治療への分子基盤を確立することを目指す。近年、マウス海馬薄切片におけるシナプス可塑性（脳の恒常性の維持に関連）は、神経細胞表面にあるPrPCと投与した溶解性Aβとの結合により減弱するということが、海外のグループの電気生理学実験により示されていた。昨年度は我々もこの手法を立ち上げ、種々の条件検討によりプロトコルを整備した。今年度は、実際に溶解性Aβを投与することによりシナプス可塑性が減弱されることを再現できた。さらに、溶解性Aβの投与に合わせて抗PrPC RNAアプタマーをさまざまなタイミングで投与することにより、減弱されたシナプス可塑性が回復することを示すことができた。今のところ一つの指標を用いた評価であるため、他の指標も合わせた評価ができるように検討を進めている。その他、本研究で培った研究手法とノウハウを活かし、神経変性疾患の責任タンパク質の凝集や、運動失調症に関わる核酸のin-cell NMRの研究（雑誌論文、学会発表）、また、ヒト免疫不全ウイルスに対する創薬に関する研究も行った（学会発表）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、昨年度立ち上げた電気生理学実験方法を用いて、マウス海馬薄切片に溶解性Aβを投与することにより、実際にシナプス可塑性が減弱されることを観測し、過去に海外のグループにより報告された結果を再現することができた。さらにこの系を活用し、溶解性Aβの投与に合わせて抗PrPC RNAアプタマーをさまざまなタイミングで投与し、シナプス可塑性への影響を検証した。そして、溶解性Aβにより減弱されたシナプス可塑性が、抗PrPC RNAアプタマーにより回復することを示す結果を得ることに成功した。今回は一つの指標を用いての評価であったため、目下、他の指標も合わせた評価ができるように検討を進めている。一方で、新たな抗PrPC RNAアプタマーをデザインし、同様の高次構造が形成されていることを示すNMRの結果を得た。また、核酸アプタマーの機能発現のダイナミクスを評価することに利用できるNMR測定方法、CLEANEX-PMやR1ρ、及びそれらの解析プロトコルを整備した。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス海馬薄切片を用いた実験については、溶解性Aβ、PrPC、抗PrPC RNAアプタマーの分布を調べる。一方、溶解性Aβと繊維化抑制ペプチドの分子間結合、構造、分子運動など、分子レベル、原子レベルの解析について進めていく。
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| Causes of Carryover |
溶解性Aβ、PrPC、抗PrPC RNAアプタマーのマウス海馬薄切片における分布を調べるために種々の蛍光標識や抗体を購入する必要がある。また、溶解性Aβと繊維化抑制ペプチドの分子間結合、構造、分子運動など、分子レベル、原子レベルの解析を行うため、NMR及びAFM実験に必要な試薬を購入する。
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Research Products
(17 results)
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[Presentation] Vif複合体に結合するRNAアプタマーのNMR解析2021
Author(s)
関上裕太, 熊谷紀志, 鈴木拓也, 関川湧斗, 神庭圭介, 万里, 永田佳代子, 高折晃史, 片平正人, 永田崇, 坂本泰一
Organizer
第 44 回日本分子生物学会年会, パシフィコ横浜
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[Presentation] NMR Analysis of Interaction between Artificial Peptides and RNAs Derived from HIV-1 Rev and RRE RNA2021
Author(s)
Sakamoto T, Nagata T, Koji R, Maeda T, Takeda Y, Kobayashi N, Guntert P, Katahira M, Smith CA, Harada K
Organizer
Joint Conference of ISMAR-APNMR-NMRSJ-SEST 2021, on-line
Int'l Joint Research
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