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。

这项研究的主题是阐明狗中退化性脊髓病（DM）的病理，并建立治疗基础。 DM是一种与人类中肌萎缩性侧索硬化症（ALS）相似的致命神经退行性疾病，在这两种疾病中，超氧化物歧化酶1（SOD1）基因突变导致SOD1蛋白的氨基酸取代和构象变化（MISFOL）。这项研究旨在阐明狗中SOD1蛋白的异常结构（毒性结构），并根据毒性结构发展治疗剂。我们以前使用特定的单克隆抗体（16G9抗体）对犬突变SOD1蛋白进行分析来分析犬类突变SOD1蛋白的异常结构，并发现突变的SOD1蛋白在铜和锌之间分离，这些蛋白最初是在聚集过程中结合的，并且在聚集过程中与锌结合。在DM病例中脊髓组织的分析中，突变的SOD1蛋白在神经元和神经胶质细胞中积累，SOD1蛋白的酶活性显着降低，因此人们认为金属分解的SOD1蛋白是聚集物的组成蛋白。我们还分析了几个分子伴侣，这些分子伴侣有望具有错误折叠蛋白的重新折叠作用。当这些小分子化合物和分子伴侣与重组SOD1蛋白反应时，分析了该蛋白的作用，并发现几种化合物具有作用。其中，GIF化合物（Oxindole compound）抑制了狗中突变的SOD1蛋白的聚集。此外，GIF化合物还对包括SOD1蛋白在内的多种神经退行性疾病致病蛋白，人类ALS的致病蛋白和Prion蛋白（PRP）（PRP）（PRP）（Prion蛋白的致病蛋白）具有抑制作用。预计GIF化合物将应用于神经退行性疾病的治疗，作为与因子蛋白异常结构相互作用的聚集抑制化合物的新类别，可有效抑制多种蛋白的聚集。