Elucidation of intracellular aggregation mechanism of ALS-causing protein and development of aggregation inhibitor

阐明 ALS 致病蛋白的细胞内聚集机制并开发聚集抑制剂

• 批准号: 22K11870
• 负责人: 藤原 範子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hyogo Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11870/
• 关键词: ALS; 筋萎縮性側索硬化症; SOD1; 凝集; アミロイド

筋萎縮性側索硬化症(ALS)を含む神経変性疾患では、タンパク質の凝集が神経細胞死を引き起こすと考えられているが、その分子機序は不明である。Cu/Zn-スーパーオキシドディスムターゼ（SOD1）はALS原因タンパク質の一つで、その変異体は凝集しやすいことが報告されている。しかし、細胞内でのSOD1凝集体は小さくて観察しにくい欠点があった。また、細胞内凝集とSOD1タンパク質のアミロイド化との関係も未解明であった。本研究は、申請者が考案した「変異SOD1の細胞内凝集を容易に検出する発現系」を用いて「細胞内凝集に必要な最小SOD1コア配列やアミノ酸残基を決定することで凝集機構を解明し、その凝集を阻害する物質を探索すること」を目的としている。その成果は、ALSを含む神経変性疾患の発症機構解明や治療薬の開発につながると期待される。2022年度の研究では、当該発現系を用いるとALS変異SOD1は野生型SOD1と比べ細胞内で大きな凝集体を形成し、その凝集体の数が著しく増加することを見出した。さらに、SOD1配列のC末端側を30アミノ酸ずつ順次欠損させたdeletion-SOD1ペプチドを発現させることで、細胞内凝集に必要なN末端側の最小配列とアミノ酸残基を特定することができた。このアミノ酸残基を他のアミノ酸に置換すると、ALS変異SOD1の細胞内凝集が有意に低下することがわかった。つまり、当該発現系を用いると、たった１個のアミノ酸置換でも凝集体形成を左右し、凝集体の有無を検出することができるため、凝集体形成機構の解明に寄与できる可能性があると考えている。

在包括肌萎缩性侧性硬化症（ALS）在内的神经退行性疾病中，蛋白质聚集被认为会导致神经元细胞死亡，但其分子机制尚不清楚。 Cu/Zn-羟基歧化酶（SOD1）是引起ALS的蛋白质之一，据报道其突变体易于聚集。但是，细胞中的SOD1聚集体的观察很小，很难观察。 SOD1蛋白的细胞内聚集与淀粉样蛋白之间的关系也尚未澄清。这项研究旨在“通过确定细胞内聚集所需的最小SOD1核心序列和氨基酸残基来了解聚集机制，并搜索通过使用“表达系统来抑制聚集的物质”，使用“表达系统可以轻松检测到突变体SOD1的细胞内聚集”，使申请人的eR eNURES nir to natiral canten cy naute cy naute cangen。 and the development of therapeutic drugs. In a 2022 study, we found that using this expression system, ALS mutant SOD1 forms larger aggregates within the cell compared to wild-type SOD1, resulting in a significant increase in the number of aggregates. Furthermore, by expressing the deletion-SOD1 peptide, in which the C-terminal side of the SOD1 sequence is sequentially deleted at 30 amino acids at each of the C末端，可以鉴定细胞内聚集所需的N末端侧的最小序列和氨基酸残基。发现用另一种氨基酸取代该氨基酸残基可显着降低ALS突变体SOD1的细胞内聚集。换句话说，使用表达系统，即使只有一个氨基酸取代可以影响聚集体的形成，并且可以检测到聚集体的存在或不存在，这可能有助于阐明聚集体形成机理。

项目成果

ALS原因タンパク質であるSOD1のアミロイドゲルの研究から細胞内凝集の研究へ

从ALS致病蛋白SOD1淀粉样凝胶的研究到细胞内聚集的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 久保厚子;小西啓悦;重吉康史;藤原 範子
• 通讯作者: 藤原 範子

Comparison of the sequences required for intracellular aggregation and amyloid formation of SOD1 causing familial ALS

导致家族性 ALS 的 SOD1 细胞内聚集和淀粉样蛋白形成所需的序列比较

• 发表时间: 2022
• 作者: Kyoka Yano;Tomoyuki Higashino;Yoshiyuki Asai;Daisaku Yoshihara;Hironobu Eguchi;Haruhiko Sakiyama;Noriko Fujiwara;Keiichiro Suzuki
• 通讯作者: Keiichiro Suzuki

ALS原因タンパク質であるSOD1の凝集体形成に必要なアミノ酸配列の同定

鉴定导致 ALS 的蛋白质 SOD1 聚集体形成所需的氨基酸序列

• 发表时间: 2022
• 作者: 東野 智行;浅井 新喜;矢埜 杏果;吉原 大作;江口 裕伸;崎山 晴彦;藤原 範子;鈴木 敬一郎
• 通讯作者: 鈴木 敬一郎