脂質二重膜上に於けるアルツハイマーβアミロイド線維の直接伸長観察

直接观察阿尔茨海默病β淀粉样原纤维在脂质双层膜上的延伸

• 批准号: 04J08265
• 负责人: 伴 匡人
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08265/
• 关键词: アミロイド線維; Amyloid β(1-40); 脂質膜; 表面相互作用; 全反射蛍光顕微鏡; 化学修飾基板; spherulite; 老人班; amyloidβ(1-40)

in vivoで形成されるAmyloid β(Aβ)アミロイド線維は、in vitroで形成されるアミロイド線維とは異なり、放射状に伸長した形態を示す。生体内に於けるAβアミロイド線維形成には、糖質や脂質、共存蛋白質との相互作用が関連し、これらの因子との相互作用が線維の形態に影響を及ぼすと考えられる。またin vitroに於ける原子間力顕微鏡や蛍光顕微鏡観察の結果から、観察基板との相互作用が、線維の形態や伸長速度に影響を与えることが報告されている。しかしながら、表面相互作用のアミロイド線維伸長への影響については、体系的な研究例が少ないことから曖昧な点が多く残されている。今年度の研究では、疎水性相互作用と静電相互作用に注目し、これらの相互作用がAβ(1-40)アミロイド線維伸長に与える影響について調べた。研究は、主に表面特性の異なる石英基板上でのAβ(1-40)アミロイド線維伸長を全反射蛍光顕微鏡と蛍光色素ThTで観察することにより行った。観察の結果、Aβ(1-40)線維伸長は基板の表面特性に大きく依存することが解った。疎水性基板やプラス電荷を帯びた基板上では、線維伸長が阻害されたのに対し、マイナス電荷を帯びた基板上では、線維伸長が促進された。ポリマーを吸着させた基板表面で線維伸長が爆発的に促進された。より詳細な伸長機構を調べるために、リアルタイム観察を行ったところ、ポリマー表面での伸長は、石英表面とは異なり、溶液中から起こることが明らかになった。さらに観察の結果から、ポリマー基板上で伸長した線維の形態は、既に報告されているinsulinアミロイド線維から構成されるspheruliteのように球状であることが示唆された。またこのspherulite様の線維の形態や大きさが、アルツハイマー病患者脳内に蓄積した老人班とよく似ていることから、spherulite様線維の形成機構を解明することにより、老人班の形成機構の理解が深まると考えられる。

与体内形成的淀粉样β（Aβ）淀粉样蛋白纤维不同，它们表现出径向扩展的形态，与体外形成的淀粉样纤维不同。体内Aβ淀粉样蛋白纤维的形成涉及与碳水化合物，脂质和共存蛋白质的相互作用，并且人们认为与这些因素的相互作用会影响原纤维的形态。此外，原子力显微镜和荧光显微镜的体外观察结果结果报道，与观察底物的相互作用会影响纤维的形态和伸长率。但是，由于缺乏系统的研究示例，表面相互作用对淀粉样纤维扩展的影响有许多模棱两可的观点。今年的研究集中于疏水和静电相互作用，并检查了这些相互作用对Aβ（1-40）淀粉样蛋白纤维扩展的影响。研究主要是通过使用总反射荧光显微镜和荧光染料Tht观察到具有不同表面特性的石英底物上的Aβ（1-40）淀粉样纤维延伸。观察结果表明，Aβ（1-40）纤维延伸高度取决于底物的表面特性。纤维扩展被抑制在疏水性和带正电荷的底物上，而纤维延长在带负电荷的底物上加速。在聚合物吸附的底物表面上爆炸了纤维延伸。进行了实时观察，以研究更详细的伸长机制，并揭示了聚合物表面上的伸长在溶液中发生，与石英表面不同。此外，观察结果表明，在聚合物底物上延伸的纤维的形态是晶状体，就像先前报道的由胰岛素淀粉样蛋白纤维组成的球状石一样。此外，类似球体的纤维的形态和大小类似于在阿尔茨海默氏病患者大脑中积累的老年人的形态和大小，因此，人们认为，通过阐明类似球体的纤维机制，我们将深入了解球体样纤维的机制。

项目成果

細胞における蛋白質の一生

细胞内蛋白质的寿命

• 发表时间: 2004
• 作者: 後藤 祐児;伴 匡人;星野 大
• 通讯作者: 星野 大

Direct observation of amyloid fibril growth, propagation, and adaptation

• DOI: 10.1021/ar050074l
• 发表时间: 2006-09-19
• 期刊: ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH
• 影响因子: 18.3
• 作者: Ban, Tadato;Yamaguchi, Keiichi;Goto, Yuji
• 通讯作者: Goto, Yuji