アミロイドβの膜局在・膜挙動による毒性メカニズムの解明

基于膜定位和膜行为阐明β淀粉样蛋白的毒性机制

• 批准号: 11J10735
• 负责人: 森田 雅宗
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10735/
• 关键词: アミロイドβペプチド; 細胞サイズリポソーム; 相分離構造; ドメインダイナミクス; 膜局在; 膜ダイナミクス; 固体秩序相

研究の目的は、アルツハイマー病原因ペプチドのアミロイドβ(Aβ)の膜局在・膜挙動を解析し、Aβの毒性機構を探ることである。前年度に膜面上におけるAβの局在観察を行った、今年度はAβの膜ダイナミクス観察として、膜物性変化測定を報告する。細胞膜に見られるドメイン構造(ラフト)を細胞サイズリポソーム膜上に再現し、重合度の異なるAβが膜吸着した際における膜の物性変化と膜ダイナミクスを解析した。脂質には、不飽和脂質DOPC,飽和脂質DPPC,コレステロール(Chol)の3種類を用いた。混合比率をDOPC/DPPC/Chol=40/40/20の割合で調整し、DOPCからなる無秩序液体相(Ld相)、DPPC,Cholからなる秩序液体相(Lo相)と2相からなるLo/Ld相分離ベシクルを作成した。Aβは膜局在(M.Morita,et al.Soft Matter 2012)の結果を基に、モノマーおよびオリゴマーを使用した。膜局在の結果では、モノマーおよびオリゴマーはLd相へ局在することが明らかになっている。そこで、初めに、ドメイン(Lo相)のブラウン運動を追跡、ドメインの拡散係数を導出することで、モノマーおよびオリゴマーがLd相の粘性にどの程度の影響を与えたか解析した。膜の粘性は通常0.1[Ns/m^2]であるが、モノマーでは0.2～0.4[Ns/m^2]、オリゴマーでは04～1.6[Ns/m^2]まで増加させることを明らかにした。さらに、膜ダイナミクスにおいて、オリゴマーは、膜面全体の揺らぎとドメインの曲率に依存しない出芽現象という浸透圧などの刺激とは異なるAβ特有の膜ダイナミクスを誘起した。これは、AβがLd相の粘性を増加し、ドメイン界面に働く線長力を低下させることで引き起こされた現象であることを考察した。本結果は、膜物性の観点から、Aβが膜に及ぼす毒性の効果を明らかにした成果である。本成果は、現在、国際誌への投稿論文準備中である。

本研究的目的是分析导致阿尔茨海默病的β淀粉样蛋白（Aβ）的膜定位和膜行为，并探讨Aβ的毒性机制。去年，我们观察了Aβ在膜表面的定位，今年我们将报告作为Aβ膜动力学观察的膜物理性质变化的测量。我们在细胞大小的脂质体膜上再现了细胞膜中看到的域结构（筏），并分析了当不同聚合度的Aβ吸附到膜上时膜物理性质和膜动力学的变化。使用三种类型的脂质：不饱和脂质DOPC、饱和脂质DPPC和胆固醇(Chol)。调整混合比为DOPC/DPPC/Chol=40/40/20，由DOPC组成的无序液相（Ld相），由DPPC和Chol组成的有序液相（Lo相），两相，Lo /Ld 产生相分离的囊泡。根据膜定位的结果使用 Aβ 的单体和低聚物（M. Morita 等人 Soft Matter 2012）。膜定位结果表明单体和低聚物定位于 Ld 相。因此，首先，我们通过跟踪域（Lo相）的布朗运动并推导域的扩散系数，分析了单体和低聚物对Ld相粘度的影响。膜的粘度通常为0.1 [Ns/m^2]，但据透露，对于单体，可以将其增加至0.2至0.4 [Ns/m^2]，并可增加至04至1.6 [Ns/m^2]对于低聚物。此外，在膜动力学方面，寡聚物诱导了与渗透压等刺激不同的 Aβ 特异性膜动力学，包括整个膜表面的波动和不依赖于域曲率的出芽现象。我们认为这是由于Aβ增加了Ld相的粘度并减少了作用在磁畴界面上的线性力而引起的现象。该结果从膜性质的角度阐明了Aβ对膜的毒性作用。该结果目前正在准备提交给国际期刊。

项目成果

Localization of Amyloid Beta Peptides in Phase-Separated Membranes

淀粉样β肽在相分离膜中的定位

• 发表时间: 2012
• 作者: 森田雅宗;濱田勉;天童裕衣子;Mun’delanji Vestergaard;高木昌宏
• 通讯作者: 高木昌宏

細胞モデル膜を用いたアミロイドβの膜局在・膜ダイナミクス解析

使用细胞模型膜对β淀粉样蛋白进行膜定位和膜动力学分析

• 作者: 森田雅宗;Mun'delanji Vestergaard;濱田勉;高木昌宏
• 通讯作者: 高木昌宏

Selective localization of Alzheimer's amyloid beta in membrane lateral compartments

• DOI: 10.1039/c2sm07185a
• 发表时间: 2012-01-01
• 期刊: SOFT MATTER
• 影响因子: 3.4
• 作者: Morita, Masamune;Hamada, Tsutomu;Takagi, Masahiro
• 通讯作者: Takagi, Masahiro

モデル細胞膜におけるアミロイドβペプチドの膜局在・膜挙動解析

模型细胞膜中淀粉样β肽的膜定位和膜行为分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 森田雅宗;Mun’delanji Vestergaard;濱田勉;高木昌宏
• 通讯作者: 高木昌宏

アミロイドβが誘起する相分離膜ダイナミクス

β淀粉样蛋白诱导的相分离膜动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: 森田雅宗;Mun'delanji Vestergaard;濱田勉;高木昌宏
• 通讯作者: 高木昌宏