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犬の変性性脊髄症を起こす変異SOD1蛋白質の立体構造解析と治療基盤の構築

导致犬退行性脊髓病的突变型SOD1蛋白三维结构分析及治疗平台构建

基本信息

批准号：
20K06410
负责人：
神志那弘明
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究のテーマは犬の変性性脊髄症(DM)の病態解明と治療基盤の構築である。DMは人の筋萎縮性側索硬化症(ALS)と類似する致死性の神経変性疾患であり、両疾患ともスーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)遺伝子変異によりアミノ酸置換が生じ、SOD1蛋白質の立体構造変化(ミスフォールド)が起きる。本研究では、犬のSOD1蛋白質の異常構造(毒性構造)を明らかにし、その毒性構造を基盤として治療薬を開発することが目的である。過去に我々が作製した犬の変異SOD1蛋白質に対する特異的モノクローナル抗体(16G9抗体)を用い、犬の変異SOD1蛋白の異常構造を解析した結果、変異SOD1蛋白は凝集の過程で本来結合している銅と亜鉛が解離し、酵素活性を失うことがわかった。DM発症例の脊髄組織の解析では、変異SOD1蛋白は神経細胞内およびグリア細胞内に蓄積しており、SOD1蛋白の酵素活性は著しく低下していることから、金属解離型SOD1蛋白が凝集体の構成蛋白であると考えられた。また、ミスフォールド蛋白のリフォールディング効果が期待される数種の分子シャペロンも解析した。これら低分子化合物と分子シャペロンを組み換えSOD1蛋白と反応させ、蛋白のミスフォールド阻害効果を解析したところ、いくつかの化合物において効果が認められた。中でもオキシインドール化合物であるGIF化合物が、犬の変異SOD1蛋白の凝集を抑制した。さらにGIF化合物は人のALSの原因タンパク質であるSOD1タンパク質や、プリオン病の原因タンパク質であるプリオンタンパク質(PrP)を含む複数の神経変性疾患原因タンパク質においても、凝集抑制効果がみられた。GIF化合物は、原因蛋白の異常型構造と相互作用し、複数のタンパク質の凝集抑制に効果を発揮するという新たなカテゴリーの凝集抑制化合物として、神経変性疾患の治療への応用が期待される。

The present study is aimed at understanding the pathogenesis and treatment of degenerative spinal disease (DM) in dogs. DM is a fatal neurological disorder similar to ALS. It is characterized by acid substitution and stereostructural changes of SOD1 protein. The purpose of this study is to clarify the abnormal structure (toxic structure) of SOD1 protein in dogs and to develop a therapeutic mechanism for the toxic structure. In the past, we have been working on the specific antibody (16G9 antibody) against the different SOD1 protein, and the abnormal structure of the different SOD1 protein has been analyzed. As a result, the different SOD1 protein has been combined with copper and lead in the aggregation process, and the enzyme activity has been lost. The analysis of spinal tissue in DM patients showed that SOD1 protein was accumulated in neurons, and the enzyme activity of SOD1 protein was decreased. The constituent protein of SOD1 protein aggregate was examined. The analysis of several molecules is expected. These low molecular weight compounds and molecular groups of SOD1 protein and protein are analyzed for their protective effects. GIF compounds inhibit the aggregation of SOD1 protein. GIF compounds are the cause of ALS in humans, including SOD1, PRP, and aggregation inhibition effects. GIF compounds are expected to be useful in the treatment of neurological disorders due to abnormal structural interactions with proteins and aggregation inhibition of multiple proteins.