異常タンパク質のプリオン様性質を決定する非タンパク質性コファクターの探索

寻找决定异常蛋白质的朊病毒样特性的非蛋白质辅助因子

• 批准号: 20K16482
• 负责人: 樽谷 愛理
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K16482/
• 关键词: プリオン様伝播; 神経変性疾患; シヌクレイオパチー; タウオパチー; 株(strain); プリオン; αシヌクレイン; タウ

本研究は、神経変性疾患において同一タンパク質が蓄積する疾患群が呈する臨床病理学的多様性を説明する異常型タンパク質の“strain”形成に関与する非タンパク質コファクターを明らかにすることである。本年度は、異常型タウが蓄積するタウオパチー患者脳から抽出した界面活性剤不溶性画分を用いたタウ凝集の培養細胞モデルの構築及び細胞内に蓄積した異常型タウのプリオン様性質の評価を行った。アルツハイマー病、ピック病、進行性核上性麻痺及び大脳皮質基底核変性症の剖検脳から抽出した異常型タウをシードとして3Rタウまたは4Rタウを発現するSH-SY5Y細胞に導入すると、それぞれ疾患特徴的なタウアイソフォームの凝集が誘導された。また異常型タウを導入したSH-SY5Y細胞から抽出した界面活性剤不溶性画分の電子顕微鏡観察を行うと、患者脳由来線維に類似したタウ線維が多数観察された。さらに、細胞内に蓄積した不溶性タウは患者脳由来異常型タウが呈する疾患特徴的な翻訳後修飾やそのシード活性を引き継いでいることが明らかになった。これらの結果から、脳内における“strain”形成はタウオパチーの臨床病理学的多様性に大きく寄与し、疾患特徴的な異常型タウの高次構造はタウ病理の脳内拡大において維持されることが示唆された。また英国MRC分子生物学研究所との共同研究により、多系統萎縮症(MSA)から抽出したαシヌクレイン線維のコア構造がクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析により原子レベルで明らかにされた。MSA患者脳由来のαシヌクレイン線維は、4種類の異なる折りたたみ構造を呈する2本のプロトフィラメントの組み合わせにより形成され、2本のプロトフィラメント間には非タンパク質性コファクターの存在が示された。この結果は、この非タンパク質コファクターがαシヌクレインの"strain"形成に関与することを強く示唆する。

这项研究是为了阐明与异常蛋白质形成有关的非蛋白质辅助因子，这些蛋白质解释了疾病组提出的临床病理多样性，其中相同的蛋白在神经退行性疾病中积累。今年，我们使用从陶氏病患者的大脑中提取的表面活性剂不溶性馏分构建了tau聚集的培养细胞模型，其中异常Tau积累并评估了细胞中异常Tau的prion样性质。当从阿尔茨海默氏病的尸检中提取的异常TAU，PICS疾病，进行性性上性麻痹和皮质基础变性引入了表达3R TAU或4R TAU的SH-SY5Y细胞时，引起了Tau tau的特征性疾病的特征。此外，当从异常tau引入的SH-SY5Y细胞中提取的表面活性剂不溶性馏分上观察到电子显微镜时，观察到许多与患者大脑衍生的tau纤维相似的许多TAU纤维。此外，已经表明，在细胞中积累的不溶性tau遗传了翻译后修饰和种子活性，这是患者大脑异常TAU的特征。这些结果表明，大脑中的“菌株”形成显着促进了tauopathies的临床病理学多样性，并且疾病特异性异常TAU的高阶结构在TAU病理学的大脑扩张中保持了。此外，与英国MRC分子生物学研究所合作，通过使用冷冻电子显微镜的结构分析，在原子水平上揭示了从多个系统萎缩（MSA）中提取的α-突触核蛋白纤维的核心结构。来自MSA患者大脑的α-突触核蛋白纤维是由两种具有四个不同折叠结构的原丝组合形成的，表明两种原色丝之间存在非蛋白质辅因子。该结果强烈表明该非蛋白质辅因子参与α-核蛋白的“菌株”的形成。

项目成果

Structures of α-synuclein filaments from multiple system atrophy

• DOI: 10.1038/s41586-020-2317-6
• 发表时间: 2020-09-17
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Schweighauser, Manuel;Shi, Yang;Goedert, Michel
• 通讯作者: Goedert, Michel