アルツハイマー病因ペプチド凝集体の固体NMRによる立体構造解析

通过固态核磁共振对阿尔茨海默病致病肽聚集体进行三维结构分析

• 批准号: 06J03327
• 负责人: 増田 裕一
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03327/
• 关键词: アルツハイマー病; βアミロイド; 凝集; 神経細胞毒性; 固体NMR; 立体構造解析; β-シート; ラジカル; ターン; 静電的相互作用

アルツハイマー病因ペプチドである42残基のβアミロイド(Aβ42)は、凝集して神経細胞毒性を示すことから、Aβ42の凝集機構の解明が強く望まれている。しかしながら、Aβ42は不溶性かつ非結晶性であるため、溶液NMRやX線結晶構造解析などの高分解能構造解析法を適用できない。本研究は、非晶質固体の構造解析に適用可能な固体NMRを用いて、Aβ42の凝集ならびに毒性発現機構を解明することを目的としている。Aβ42の神経細胞毒性発現機構の一つとして、ラジカル産生による酸化ストレスが注目されている。本研究代表者らは最近、38、39番目にターン構造を有するC末端分子内β-シートの形成により、毒性を示すラジカル種であるMet-35の硫黄ラジカルカチオンが、Ala-42のC末端カルボキシルアニオンにより安定化され、長期に渡る酸化ストレスを誘導することを示唆した。本反応により電荷が消失したC末端分子内β-シートが疎水性の核となり、安定化されたラジカルが長期的な酸化ストレスを引き起こすものと考えられる。本モデルを検証する目的で、Aβ42凝集体におけるこれらの残基間距離を固体NMRにより測定した。Aβ42凝集体のMet-35とAla-42を^<13>Cで標識し、炭素間距離を選択的に測定できるR2(rotational resonance)法で解析した。その結果、Met-35の側鎖炭素とAla-42のカルボキシル炭素は6Å以内の距離にあり、C末端カルボキシルアニオンがMet-35の硫黄ラジカルカチオンを安定化できる位置にあることが明らかになった。本研究で同定された38、39番目のターン構造を特異的に認識して排除する抗体は、アルツハイマこ病の新しい治療戦略になることが期待される。

A β 42 residue of A β 42 is responsible for the pathogenesis of Aβ42. Aβ42 is insoluble, amorphous, solution NMR, X-ray crystal structure analysis, and high resolution energy structure analysis. The purpose of this study is to apply solid-state NMR to the structural analysis of amorphous solids and to understand the aggregation and toxicity mechanisms of Aβ42. The mechanism of Aβ42 neurotoxicity has been studied. The authors of this study demonstrated the recent, 38, and 39 C-terminal intramolecular β-isomer formation, toxicity, and stability of Met-35 and Ala-42 C-terminal structure, and induction of long-term transition. The charge in this reaction disappears, and the β-molecule in the C-terminal molecule becomes a water-soluble nucleus, stabilized, and long-term acidification. For the purpose of this study, the distances between residues of Aβ42 aggregates were determined by solid state NMR. Aβ42 aggregates are identified by Met-35 and Ala-42 and analyzed <13>by R2(rotational resonance) method. As a result, Met-35's side-lock carbon and Ala-42's carbon are located within a distance of 6 km from each other, and Met-35's sulfur is located within a stable distance of 6 km from each other. In this study, we determined that the structure of 38 and 39 items was specific, and we expected to exclude antibodies and new treatments for these diseases.

项目成果

Verification of the C-terminal intramolecular antiparallel β-sheet in Aβ42 aggregates using solid-state NMR : Implications for potent neurotoxicity through the formation of radicals

使用固态 NMR 验证 Aβ42 聚集体中的 C 端分子内反平行 β-折叠：通过形成自由基而产生的潜在神经毒性的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Yuichi Masuda;Satoko Uemura;Azusa Nakanishi;Ryutaro Ohashi;K. Takegoshi;Takahiko Shimizu;Takuji Shirasawa;Kazuhiro Irie
• 通讯作者: Kazuhiro Irie

Glu-22欠損アミロイドβのラジカル産生能とオリゴマー形成能の亢進

增强Glu-22缺陷型β淀粉样蛋白的自由基产生能力和低聚物形成能力

• 发表时间: 2009
• 作者: 鈴木啓之;増田裕一;富山貴美;森啓;入江一浩
• 通讯作者: 入江一浩

βアミロイド凝集体のC末端における分子内β-シート構造の固体NMRによる検証

通过固态 NMR 验证 β-淀粉样蛋白聚集体 C 端的分子内 β-片层结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 増田裕一;上村諭子;中西梓;大橋竜太郎;竹腰清乃理;入江一浩
• 通讯作者: 入江一浩

Verification of the intermolecular parallel β-sheet in E22K-Aβ42 (Italian) aggregates by solid-state NMR using rotational resonance : Implications for the supramolecular arrangement of the toxic conformer of Aβ42

使用旋转共振通过固态 NMR 验证 E22K-Aβ42（意大利）聚集体中的分子间平行 β-折叠：对 Aβ42 有毒构象异构体的超分子排列的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Kazuhiro Irie;Yuichi Masuda;Azusa Nakanishi;Ryutaro Ohashi;K. Takegoshi;Takahiko Shimizu;Takuji Shirasawa
• 通讯作者: Takuji Shirasawa

Isomerization and/or racemization at Asp23 of Aβ42 do not enhance its aggregation, neurotoxicity, and radical productivity in vitro

Aβ42 在 Asp23 处的异构化和/或外消旋化不会增强其体外聚集、神经毒性和自由基生产力

• 发表时间: 2008
• 作者: Kazuma Murakami;Mayumi Uno;Yuichi Masuda;Takahiko Shimizu;Takuji Shirasawa;Kazuhiro Irie
• 通讯作者: Kazuhiro Irie