Mechanism of brain developmental abnormalities induced by nanoparticle: protein conformational abnormalities associated with surface interactions

纳米颗粒诱导大脑发育异常的机制：与表面相互作用相关的蛋白质构象异常

• 批准号: 22H03335
• 负责人: 小野田 淳人
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03335/
• 关键词: ナノ粒子; ナノマテリアル; 脳; タンパク質構造; 毒性学; 超微小粒子; タンパク質; 表面反応; 神経変性疾患; プロテオパチー; 構造変化; 脳発達異常

本研究では、微小粒子が脳機能異常を誘導する機序解明に向け、粒子と生体分子（特にタンパク質）との相互作用による異常構造化に注目し、異常構造化が誘発される生体分子の特徴や異常構造化を誘導する粒子の性質を見出すことを目標としている。初年度は、解析対象とする微小粒子とタンパク質の選定を進め、それらを試験管内で反応させ、タンパク質の構造変化を赤外スペクトルや円偏光二色性 (CD) スペクトル測定を用いて分析した。微小粒子の中でも特に小さい超微小粒子（ナノ粒子）が高い反応性を示し、一部のタンパク質二次構造のα-helixをβ-sheetに変化させることを明らかにした。また、大きさの近い超微小粒子でも、構成元素が変わることで、その二次構造の変化が誘導されなくなることも分かった。現在、構造変化が誘導される分子の特徴として二次構造の不安定性に注目した解析を進め、同時に、粒子の物性の差異によるタンパク質構造への影響についての解析を進めている。さらに、特定の超微小粒子により構造変化が生じるタンパク質の経時的な脳内挙動を評価するために、新生仔ラットを用いて、タンパク質の脳室内投与、脳内投与ならびにそのタンパク質の検出方法の検討も行った。その結果、脳室内に投与したタンパク質（粒子とは反応させていないもの）は、投与直後から脳実質組織の間に入り込み、一部は脳境界型マクロファージの一種である髄膜マクロファージに取り込まれることが明らかになった。脳内に移行した投与タンパク質は、2時間後も脳実質内から検出された。今後、粒子により構造変化したタンパク質を脳室内に投与し、正常タンパク質との挙動の違いと脳組織に及ぼす影響について検証する予定である。

This study aims to clarify the mechanism for inducing abnormal function of small particles, and to discover the abnormal conformation of the interaction between particles and biological molecules, as well as the characteristics of biological molecules and the properties of particles induced by abnormal conformation. In the early years, the analysis of fine particles and the selection of the quality of the sample were carried out. The structure of the sample was changed. The polarization dichroism (CD) of the sample was determined. Small particles in the middle, small particles in the middle and ultra-small particles (particles) are highly reflective, and some of them are α-helix and β-sheet in the secondary structure. In addition, the composition of the ultra-small particles, the secondary structure and the transformation of the particles are also discussed. Now, structural change induced molecular characteristics, secondary structural instability, attention, analysis, simultaneous, particle physical properties differences, qualitative structure, influence, analysis, progress. In addition, the structure of specific ultra-fine particles is changed to produce the first batch of particles. The internal motion of the particles is evaluated. The internal motion of the particles is evaluated. As a result, the interior of the room was thrown into the air, and the interior of the room was thrown into the air, and the interior of the room was thrown into the air. 2 hours later, the quality of the product was detected. In the future, the particle structure changes, the quality changes, the indoor projection changes, the normal quality changes, the movement changes, the organization changes, and the influence changes.

项目成果

超微小粒子の胎仔期曝露が誘導する仔の脳血管周辺異常とその機序

胎儿超细颗粒物暴露所致子代脑血管异常及其机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 小野田 淳人;武田 健;梅澤 雅和.
• 通讯作者: 梅澤 雅和.

新生児低酸素性虚血性脳症モデルにおける脳組織傷害度と脳脊髄液中タンパク質プロファイルの変化との関係

新生儿缺氧缺血性脑病模型脑组织损伤程度与脑脊液蛋白谱变化的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 小野田 淳人;上田一仁、立花研、武田健、早川昌弘、佐藤義朗
• 通讯作者: 上田一仁、立花研、武田健、早川昌弘、佐藤義朗

Machine learning-based extraction of long non-coding RNAs related to nanoparticle-induced brain pathology

基于机器学习提取与纳米颗粒诱导的脑病理相关的长非编码RNA

• 发表时间: 2023
• 作者: 板野凌大;小野田淳人;梅澤雅和
• 通讯作者: 梅澤雅和

酸化セリウムナノ粒子表面におけるアルブミン二次構造変化の可能性

氧化铈纳米粒子表面白蛋白二级结构变化的可能性

• 发表时间: 2022
• 作者: 板野凌大;川崎平康;梅澤雅和
• 通讯作者: 梅澤雅和

胎児発育不全モデルラットの脳脊髄液中タンパク質の網羅的解析：脳発達異常の病態解明に向けて

胎儿生长受限模型大鼠脑脊液中蛋白质的综合分析：阐明大脑发育异常的病理机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 小野田 淳人;北瀬 悠磨;辻 雅弘;上田 一仁;高橋 義行;早川 昌弘;佐藤 義朗.
• 通讯作者: 佐藤 義朗.