生体膜上で誘起されるアミロイドβ凝集の分子機構解明および凝集阻害剤の開発

阐明生物膜上β淀粉样蛋白聚集的分子机制并开发聚集抑制剂

• 批准号: 22KJ2711
• 负责人: 宮本 恵里花
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2711/
• 关键词: アルツハイマー病; アミロイドβタンパク質; 環状ペプチド; ガングリオシド; 原子間力顕微鏡; 脂質ラフト

細胞膜上の流動性の低い領域である脂質ラフト上では、糖脂質であるガングリオシドがクラスターを形成している。アルツハイマー病 (AD) においては、原因タンパク質であるアミロイドβタンパク質 (Aβ) がガングリオシドクラスターに結合し、高毒性なAβ凝集体の形成を促進する複合体を形成する。本研究課題ではこの現象に着目し、膜上のガングリオシドに誘起されるAβ凝集を再現するモデルを構築し、Aβ凝集阻害剤を開発することを目的とした。まずガングリオシドを含む市販の脂質を用いた平面膜デバイスを作製し、原子間力顕微鏡 (AFM) で観察することで、ADにおける膜上のガングリオシドに誘起されるAβ凝集を再現・評価した。次に、これまでにファージ提示法で同定されたガングリオシド結合性ペプチドの立体構造をもとに分子設計を行い、環状ペプチドを合成した。平面膜デバイスを用いたAFM観察や、細胞毒性アッセイの結果、環状ペプチドの高いAβ凝集阻害能を明らかにした。環状ペプチドは、Aβと膜上のガングリオシドとの複合体形成という、凝集の起点に作用することでAβ凝集を阻害する可能性がある。Aβの凝集の起点となる膜上での現象を評価する実験系として、本研究で用いた手法が有用であることが示された。次に、よりAD患者脳内環境を模倣した環境でペプチドの機能を評価するために、ヒト脳抽出脂質を用いた平面膜デバイスの作製に着手した。まず、AD患者を含む高齢者の剖検脳皮質から調製された、Aβ凝集好発部位である楔前部および、Aβ凝集回避部位である鳥距溝由来のシナプス膜脂質を用いて平面膜を作製した。次にこの患者脳由来脂質から作成した膜デバイス上でのAβ凝集をAFMで観察した。膜表面に形成されたAβ凝集体の評価の結果、ヒト脳部位特異的なAβ凝集の観察に成功した。

神经节苷脂是一种糖脂，在脂质筏上形成簇，这些区域是细胞膜上流动性较低的区域。在阿尔茨海默氏病（AD）中，致病蛋白淀粉样蛋白β蛋白（Aβ）与神经节苷脂簇结合并形成一种复合物，从而促进了有毒的Aβ聚集体的形成。该研究主题的重点是这种现象，旨在构建一个模型，该模型再现由神经苷在膜上诱导的Aβ聚集，并开发Aβ聚集抑制剂。首先，制造并使用原子力显微镜（AFM）观察了使用含有神经节剂的市售脂质的平面膜装置，以繁殖和评估神经节诱导的Aβ聚集在AD中的膜上。接下来，根据通过噬菌体表现方法鉴定的神经节苷脂结合肽的三维结构进行分子设计，并合成了环状肽。使用平面膜设备和细胞毒性测定的AFM观察显示，抑制环状肽的Aβ聚集的能力很高。环状肽可以通过作用于聚集的起源，即Aβ的复合形成和神经节在膜上抑制Aβ聚集。这项研究中使用的方法被证明是评估膜上现象的实验系统，这是Aβ聚集的起源。接下来，为了在模仿AD患者的大脑环境中评估肽的功能，我们开始使用人脑提取脂质制造平面膜装置。首先，使用源自Preadune，Aβ聚集部位的突触膜脂质和Aβ聚集避免部位的位点制备平面膜，该膜是由包括AD患者在内的老年人的尸检皮质制备的。然后使用AFM观察到由患者大脑脂质制成的膜设备上的Aβ聚集。由于评估了在膜表面形成的Aβ聚集体，我们成功地观察到了针对人脑部位的Aβ聚集。

项目成果

膜マイクロドメイン中の糖脂質に誘起されるAβ凝集を阻害する環状ペプチドの機能評価

环肽抑制膜微区糖脂诱导的 Aβ 聚集的功能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本恵里花;松原輝彦;佐藤智典
• 通讯作者: 佐藤智典

脂質ラフト上のGM1に誘起されたAβ凝集を阻害する環状ペプチド

环肽抑制 GM1 诱导的 Aβ 在脂筏上聚集

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本恵里花;松原輝彦;佐藤智典
• 通讯作者: 佐藤智典

Ganglioside Nanocluster-Targeting Peptidyl Inhibitor Prevents Amyloid β Fibril Formation on the Neuronal Membrane

神经节苷脂纳米簇靶向肽基抑制剂可防止神经元膜上淀粉样蛋白 β 原纤维的形成

• DOI: 10.1021/acschemneuro.2c00047
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Chemical Neuroscience
• 影响因子: 5
• 作者: Matsubara Teruhiko;Nakai Mako;Nishihara Masaya;Miyamoto Erika;Sato Toshinori
• 通讯作者: Sato Toshinori

細胞膜上のGM1を標的とした環状ペプチドによるAβ凝集阻害効果の解析

环肽靶向细胞膜GM1抑制Aβ聚集作用分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮本恵里花;松原輝彦;佐藤智典
• 通讯作者: 佐藤智典