毒性配座理論に基づいたアミロイドβの毒性オリゴマーモデルの設計と合成

基于毒性构象理论的β淀粉样蛋白毒性低聚物模型设计与合成

• 批准号: 22KJ1961
• 负责人: 内野 歩美
• 金额: $ 1.6万
• 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: 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1961/
• 关键词: アルツハイマー病; アミロイドβ; オリゴマー; 3量体; 細胞毒性; 有機化学

アミロイドβタンパク質 (Aβ) のオリゴマーは、アルツハイマー病の発症において重要な役割を果たしている。本研究代表者の所属研究グループにおけるこれまでの研究から、毒性配座を形成しやすい22位でのプロリン置換体・E22P-Aβ40の平行型3量体モデルでは、38位を架橋長3炭素原子のリンカーで架橋したモデルが、架橋長5炭素原子のモデルよりも高い細胞毒性を有することが示されている。そこで今年度は、Aβ40の平行型3量体モデルの構造最適化を目的として、さらに架橋長の短い2炭素原子のリンカーで38位を架橋したAβ40の3量体モデルを合成した。3価性Fmoc保護アミノ酸リンカーは、総工程数10工程、総収率9.2%で合成した。次に、このリンカーにより38位を架橋したE22P-Aβ40の3量体モデルを、マイクロウェーブ型ペプチド合成機で固相合成した。さらに対照として、対応する野生型Aβ40の3量体モデルも合成した。合成した3量体モデル2種について、凝集試験ならびに2次構造解析を実施した結果、いずれのモデルもアミロイド線維や特徴的な2次構造をほとんど形成しないことが明らかになった。また、イオンモビリティ質量分析法により、E22P変異体では3～18量体、野生型では3～9量体の形成が確認された。一方Native PAGEでは、30量体を超える高分子量オリゴマーの形成も示唆された。さらにMTT試験により、いずれのモデルもE22P-Aβ40単量体と同程度の細胞毒性を示した。野生型の3量体モデルがE22P変異体と同程度の高い毒性を維持していたことは、単量体や対応する2量体モデルにはない3量体モデル特有の特徴であった。今回合成した野生型の3量体モデルは、毒性配座を適切に反映したモデルとして、毒性オリゴマー特異抗体の開発に有用と考えられる。

β 淀粉样蛋白 (Aβ) 寡聚物在阿尔茨海默病的发展中发挥着重要作用。根据课题组前期研究，在可能形成有毒构象的22位脯氨酸取代产物E22P-Aβ40的平行三聚体模型中，桥长度为3个碳原子已表明模型与第38位的连接子交联。因此，今年，我们以优化Aβ40平行三聚体模型的结构为目标，合成了第38位由桥长较短的双碳原子连接体桥接的Aβ40三聚体模型。总共经过10步合成了三价Fmoc保护的氨基酸接头，总产率为9.2%。接下来，使用微波肽合成仪固相合成在第38位与该接头交联的E22P-Aβ40的三聚体模型。作为进一步的对照，还合成了野生型 Aβ40 的相应三聚体模型。两种合成的三聚体模型的聚集测试和二级结构分析结果表明，两种模型均难以形成淀粉样原纤维或特征性二级结构。此外，离子淌度质谱分析证实了E22P突变体中形成了3-18聚体，野生型中形成了3-9聚体。另一方面，Native PAGE 也表明形成了超过 30 聚体的高分子量寡聚物。此外，在MTT测试中，所有模型均表现出与E22P-Aβ40单体相当的细胞毒性。事实上，野生型三聚体模型保持与E22P突变体一样高的毒性，这是三聚体模型的独特特征，在单体或相应的二聚体模型中没有发现。此次合成的野生型三聚体模型作为适当反映毒性构象的模型，被认为对于毒性寡聚物特异性抗体的开发有用。

项目成果

アミロイドβ40の平行β-シート型3量体モデルの構造最適化

β40淀粉样蛋白平行β片型三聚体模型的结构优化

• 发表时间: 2023
• 作者: 内野歩美;入江由美;筑後文馨;塚野千尋;牧 俊人;久米利明;川瀬泰司;廣瀬賢治;景山裕介;遠山育夫;入江一浩
• 通讯作者: 入江一浩