脂質ラフトを介した毒性型アミロイドβ蛋白質の形成条件探索と単離

寻找并分离通过脂筏形成有毒β-淀粉样蛋白的条件

• 批准号: 05J02295
• 负责人: 岡田 琢磨
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J02295/
• 关键词: アミロイドβ蛋白質; 毒性体; アミロイド線維; ガングリオシド; 脂質ラフト; アルツハイマー病

これまでの研究からGM1は脂質ラフト様膜中でコレステロール依存的にクラスターを形成し、アミロイドβ蛋白質(Aβ)との結合能を獲得することが明らかになっている。今回特別研究員は、アルツハイマー病(AD)発症に関わる毒性型AβがこのGM1クラスターを介して形成されるのではないかと考え、その単離・同定について検討を行った。単量体・ランダム構造で自己凝集の起こらない濃度のAβ-(1-40)を、脂質ラフト様膜(GM1/コレステロール/スフィンゴミエリン=1:2:2(モル比)で構成)と混合しインキュベートした。チオフラビンT蛍光実験、円二色性スペクトルおよび神経分化PC12細胞を用いた細胞毒性試験の結果、Aβ-(1-40)はラグタイムの後、βシート構造に富んだ毒性型凝集体を形成した。遠心分離により毒性型Aβ-(1-40)の単離を行い、透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、毒性の本体は不溶性のアミロイド線維であった。毒性型線維形成後も二次構造変化・線維間での側方凝集が観察されたが毒性は保持された。この結果から、AβがGM1クラスターを含有する膜と結合すると、これが凝集核となって、毒性型線維の形成が起こることが明らかになった。一方、GM1非存在下水中で形成されたAβ-(1-40)アミロイド線維は、遥かに弱い毒性しか示さず、細い線維で構成されているという形態的な相違が観察された。ANS蛍光実験、細胞結合性の検討により、水中で形成されたAβ-(1-40)線維は、表面疎水性が低く、細胞への結合性が低いため、毒性が弱いと考えられた。以上より、脂質ラフト様膜を介して形成されたAβ-(1-40)線維が毒性を示し、ADの進行に重要な役割を果たす可能性が示唆された。また、Aβ-(1-40)におけるpolymorphismの存在がADの進行とAβ蓄積量との相関が弱いことの原因のひとつである可能性が示された。

先前的研究表明，GM1以胆固醇依赖性方式在脂筏样膜中形成簇，并获得与淀粉样β蛋白（Aβ）结合的能力。这次，特别研究人员认为参与阿尔茨海默病（AD）发病的有毒Aβ可能是通过这个GM1簇形成的，并对其进行了分离和鉴定。 Aβ-(1-40)具有单体、随机结构，浓度不会引起自聚集，与脂筏状膜（由GM1/胆固醇/鞘磷脂=1:2:2组成）混合（摩尔比））。硫磺素T荧光实验、圆二色光谱和神经分化PC12细胞的细胞毒性测试表明，Aβ-(1-40)在滞后时间后形成富含β-折叠结构的有毒聚集体。通过离心分离有毒的Aβ-(1-40)，并使用透射电子显微镜观察，结果发现有毒物质是不溶性淀粉样原纤维。即使在有毒原纤维形成后，仍观察到原纤维之间的二级结构变化和横向聚集，但毒性仍然存在。这些结果表明，当 Aβ 与含有 GM1 簇的膜结合时，它们会成为聚集核，导致有毒原纤维的形成。另一方面，在没有GM1的情况下在水中形成的Aβ-(1-40)淀粉样原纤维显示出较弱的毒性，并且观察到形态差异，因为它们由细原纤维组成。 ANS荧光实验和细胞结合研究表明，在水中形成的Aβ-(1-40)纤维具有低表面疏水性和低与细胞的结合，因此被认为毒性较小。这些结果表明，通过脂筏样膜形成的 Aβ-(1-40) 纤维表现出毒性，并可能在 AD 的进展中发挥重要作用。还表明Aβ-(1-40)多态性的存在可能是AD进展与Aβ积累量相关性较弱的原因之一。

项目成果

Inhibition of the formation of amyloid beta-protein fibrils using biocompatible nanogels as artificial chaperones

使用生物相容性纳米凝胶作为人工伴侣抑制淀粉样蛋白原纤维的形成

• 发表时间: 2006
• 期刊: FEBS Lett. 580
• 作者: Ikeda K;Okada T;Sawada S;Akiyoshi K;Matsuzaki K
• 通讯作者: Matsuzaki K

Formation of Toxic Aβ-(1-40) Fibrils on GM1 Ganglioside-containing membranes mimicking lipid rafts

模拟脂筏的含 GM1 神经节苷脂膜上有毒 Aβ-(1-40) 原纤维的形成

• 发表时间: 2007
• 作者: Takuma Okada;Masaki Wakabayashi;Keisuke Ikeda;and Katsumi Matsuzaki;Matsuzaki K et al.;Sohma Y et al.;Ikeda K et al.;岡田 琢磨
• 通讯作者: 岡田 琢磨

Click peptide' : a novel' O-acyl isopeptide method' for peptide synthesis and chemical biology-oriented synthesis of amyloid beta peptide analogues

点击肽：一种新颖的“O-酰基异肽方法”，用于肽合成和淀粉样蛋白β肽类似物的化学生物学定向合成

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Peptide Science 12
• 作者: Takuma Okada;Masaki Wakabayashi;Keisuke Ikeda;and Katsumi Matsuzaki;Matsuzaki K et al.;Sohma Y et al.
• 通讯作者: Sohma Y et al.