ポリグルタミンタンパク質の構造解析と凝集阻害薬のハイスループットスクリーニング

ポリグルタミン(PolyQ)病は種々の脊髄小脳変性症、ハンチントン病などを含む一群の難治性神経変性疾患の総称で、異常伸長PolyQ鎖が病的コンフォメーション変移を獲得し、難溶性凝集体の形成あるいは病的な蛋白質間相互作用などにより神経変性を引き起こすと考えられている。我々はこれまでに異常伸長PolyQ鎖選択的に結合するペプチドQBP1がin vitro、培養細胞およびショウジョウバエモデルにおいて異常伸長PolyQ蛋白質の凝集体形成・神経変性を抑制することを明らかにしてきた。本研究では(1)異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移から凝集体形成に至る構造変化を明らかにして細胞毒性を発揮する構造体を特定し、さらにQBP1による凝集阻害の分子機構を解明することを目的とし、円偏光二色性分散計、フーリエ変換赤外分光光度計および電子・原子間力顕微鏡による構造解析を行った。その結果、異常伸長PolyQ蛋白質はβシートへのコンフォメーション変移を経てアミロイド線維様凝集体を形成することを明らかにし、アミロイド線維様凝集体のみならずβシート変移した可溶性中間体も細胞毒性を発揮することを明らかにするした。さらにQBP1は異常伸長PolyQ蛋白質のβシートへのコンフォメーション変移を阻害することで凝集体形成を阻害することを明らかにした。また(2)PolyQ病の発症分子機構に基づいた薬物治療を目指して、QBP1と同様のPolyQ凝集阻害活性を持つ低分子化合物のハイスループットスクリーニングを行なった。既に大規模な低分子化合物ライブラリー(24,000個)のスクリーニングを終了し、新規のPolyQ凝集阻害化合物66種類を見い出した。そのうち12種類の化合物は非常に強力なPolyQ凝集阻害活性を示した。以上の結果から、異常伸長PolyQ蛋白質はβシートへのコンフォメーション変移を経てアミロイド線維様凝集体を形成して細胞毒性を獲得し、QBP1はコンフォメーション変移を阻害することで治療効果を発揮することを明らかにした。また、薬物治療確立を目指して新規のPolyQ凝集阻害化合物を同定しており、これらはPolyQ病治療薬のシード化合物として期待される。

ポリグルタミン(PolyQ)病は種々の脊髄小脳変性症、ハンチントン病などを含む一群の難治性神経変性疾患の総称で、異常伸長PolyQ鎖が病的コンフォメーション変移を獲得し、難溶性凝集体の形成あるいは病的な蛋白質間相互作用などにより神経変性を引き起こすと考えられている。我々はこれまでに異常伸長PolyQ鎖選択的に結合するペプチドQBP1がin vitro、培養細胞およびショウジョウバエモデルにおいて異常伸長PolyQ蛋白質の凝集体形成・神経変性を抑制することを明らかにしてきた。本研究では(1)異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移から凝集体形成に至る構造変化を明らかにして細胞毒性を発揮する構造体を特定し、さらにQBP1による凝集阻害の分子機構を解明することを目的とし、円偏光二色性分散計、フーリエ変換赤外分光光度計および電子・原子間力顕微鏡による構造解析を行った。その結果、異常伸長PolyQ蛋白質はβシートへのコンフォメーション変移を経てアミロイド線維様凝集体を形成することを明らかにし、アミロイド線維様凝集体のみならずβシート変移した可溶性中間体も細胞毒性を発揮することを明らかにするした。さらにQBP1は異常伸長PolyQ蛋白質のβシートへのコンフォメーション変移を阻害することで凝集体形成を阻害することを明らかにした。また(2)PolyQ病の発症分子機構に基づいた薬物治療を目指して、QBP1と同様のPolyQ凝集阻害活性を持つ低分子化合物のハイスループットスクリーニングを行なった。既に大規模な低分子化合物ライブラリー(24,000個)のスクリーニングを終了し、新規のPolyQ凝集阻害化合物66種類を見い出した。そのうち12種類の化合物は非常に強力なPolyQ凝集阻害活性を示した。以上の結果から、異常伸長PolyQ蛋白質はβシートへのコンフォメーション変移を経てアミロイド線維様凝集体を形成して細胞毒性を獲得し、QBP1はコンフォメーション変移を阻害することで治療効果を発揮することを明らかにした。また、薬物治療確立を目指して新規のPolyQ凝集阻害化合物を同定しており、これらはPolyQ病治療薬のシード化合物として期待される。