Elucidation of the principles of formation of the Alzheimer's disease-related complex using nucleotide and peptide tools

使用核苷酸和肽工具阐明阿尔茨海默病相关复合物的形成原理

• 批准号: 20K06524
• 负责人: 永田 崇
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K06524/
• 关键词: アミロイドβ; プリオン; アプタマー; NMR; 構造; AFM

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ことが知られる。一方で、記憶・学習障害の原因は繊維となったAβではなく、溶解性のAβであることが示唆されている。溶解性Aβは神経細胞表面に提示されたプリオン蛋白質(PrPC)に結合する。これにより、記憶・学習障害に連関するシグナルが伝達されると考えられている。我々はこれまでに、Aβの繊維化を抑制するペプチド、及びPrPCに強く結合する抗PrPC RNAアプタマーを見出しており、本研究ではこれらを使って、溶解性AβとPrPCとの複合体、及びAβ繊維の形成原理を解明することを目指している。溶解性Aβと抗PrPC RNAアプタマーのシナプス可塑性に対する影響を調べるため、マウスの海馬薄切片を使った電気生理学実験を開始し、条件検討を続けてきた。今年度は、溶解性Aβがシナプス可塑性を減弱させること、抗PrPC RNAアプタマーがこの減弱を回復させること等を示唆する結果を得た。他方、抗PrPC RNAアプタマーを含め、さまざまなRNAアプタマーの特性を調べる方法論の確立と、得られた情報に基づいてRNAアプタマーの機能を高度化する研究も進めた。まず、RNAアプタマーが機能を発揮する上で重要となる分子運動を試験管内または細胞内で計測し、原子レベル分解能の情報が得られる手法を開発した。具体的には、生きたヒト細胞内に導入した核酸の塩基対の開閉運動が調べられるin-NMR法を開発した。それにより、二重鎖及び四重鎖構造の塩基対の開く頻度が細胞内では上がっていることの証拠が得られた。抗PrPC RNAアプタマーは四重鎖構造を形成しているため、その運動性を理解することで機能発現メカニズムの解明、及びさらなる機能高度化に向けた情報が得られると期待される。開発したin-cell NMR法に関して、論文(Nature Commun. 2022, Chem. Commun. 2022)や学会等で報告した。

众所周知，由淀粉样β肽（Aβ）组成的纤维会在阿尔茨海默病患者的大脑中积聚。另一方面，有人提出记忆和学习障碍的原因不是纤维状Aβ，而是可溶性Aβ。可溶性 Aβ 与神经细胞表面的朊病毒蛋白 (PrPC) 结合。这被认为传递与记忆和学习障碍相关的信号。迄今为止，我们发现了一种抑制Aβ纤维化的肽和一种与PrPC强结合的抗PrPC RNA适体。在这项研究中，我们利用它们创建了可溶性Aβ和PrPC之间的复合物，以及Aβ的形成原理。纤维。为了研究可溶性Aβ和抗PrPC RNA适体对突触可塑性的影响，我们开始使用薄小鼠海马切片进行电生理学实验并继续检查条件。今年，我们获得的结果表明可溶性 Aβ 会减弱突触可塑性，而抗 PrPC RNA 适体可以恢复这种减弱。另一方面，我们还建立了检查各种RNA适体（包括抗PrPC RNA适体）特性的方法，并根据所获得的信息进行了改善RNA适体功能的研究。首先，我们开发了一种测量分子运动的方法，这对于 RNA 适体在体外或细胞内发挥其功能以及获取原子级分辨率的信息非常重要。具体来说，我们开发了一种核磁共振方法，使我们能够检查引入活人类细胞的核酸中碱基对的打开和关闭运动。这提供了细胞内双链体和四链体结构中碱基对开口频率增加的证据。由于抗PrPC RNA适体形成四链体结构，了解其运动性有望阐明功能表达机制，并为进一步的功能开发提供信息。我们在论文（Nature Commun. 2022、Chem. Commun. 2022）和学术会议上报告了所开发的细胞内核磁共振方法。

项目成果

Catalytic analysis demonstrates that the inhibition of deamination reaction of A3G by Vif complex can be independent of A3G's ubiquitination

催化分析表明 Vif 复合物对 A3G 脱氨基反应的抑制与 A3G 的泛素化无关

• 发表时间: 2021
• 作者: Kamba K;Wan L;Unzai S;Morishita R;Nagata T;Katahira M
• 通讯作者: Katahira M

生細胞中の核酸のダイナミクスに光を当てる―生細胞中における挙動は試験管中とは異なる―

揭示活细胞中核酸的动态 - 活细胞中的行为与试管中的行为不同 -

NMR Analysis of Interaction between Artificial Peptides and RNAs Derived from HIV-1 Rev and RRE RNA

人工肽与 HIV-1 Rev 和 RRE RNA 衍生的 RNA 之间相互作用的 NMR 分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Taiichi Sakamoto;Takashi Nagata;Risa Koji;Tae Maeda;Yumi Takeda;Naohiro Kobayashi;Peter Guntert;Masato Katahira;Colin A. Smith;Kazuo Harada
• 通讯作者: Kazuo Harada

In-cell NMR法によるヒト生細胞内における核酸の塩基対開閉ダイナミクスの解析

使用细胞内核磁共振方法分析活体人类细胞中核酸的碱基配对动态

• 发表时间: 2022
• 作者: 山置佑大;永田崇;近藤敬子;阪本知樹;Eladl Omar;片平正人
• 通讯作者: 片平正人

Vif複合体に結合するRNAアプタマーのNMR解析

RNA 适体与 Vif 复合物结合的 NMR 分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 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
• 通讯作者: 坂本泰一