γ-secretaseの構造活性相関の解明に基づく機能制御法の開発

基于阐明γ-分泌酶构效关系的功能控制方法的开发

• 批准号: 09J10747
• 负责人: 高木 穏香
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J10747/
• 关键词: γ-secretase; アルツハイマー病; 膜タンパク質; 分子細胞生物学; 膜内配列プロテアーゼ; 構造活性相関

アルツハイマー病発症に重要であると考えられているアミロイドβ蛋白の産生に関わるγ-secretaseは、アルツハイマー病の重要な創薬標的分子である。本研究においては、γ-secretaseの活性中心サブユニットであるプレセニリン(PS)1に存在する基質認識機構について、その構造との関連において明らかにすることを目的として研究を行うてきた。これまでに我々はPS1のtransmembrane domain 1(TMD1)周辺の構造に関してシステインケミストリーを利用した構造生物学的解析法であるSCAMによる解析を行い、基質がPS1に結合することによりTMD1は細胞質側へ動くことを示してきた。当該年度においては、このダイナミクスを固定化するラットモノクローナル抗体を作出し、本抗体がγ-secretase活性を有意に低下させることを見出した。この成果はTMD1のダイナミクスが新たな創薬ターゲットとなる可能性を提示するものであり、アルツハイマー病の基礎研究として大変価値がある。一方これまでにPS1のHydrophilic loop 1(HL1)に関するSCAMによる解析からHLI1の一部がα-helix構造をとり、その構造が基質結合部位形成に関与することを示してきた。そこで、実際に基質結合部位を形成しているかを判断するため阻害剤を用いた解析を行ったところ、α-helix構造中に位置するS132が直接的な基質結合部位である可能性が示された。またS132の各種アミノ酸置換体を作製したとろ、塩基性アミノ酸に置換するとγ-secretase活性が低下することが分かった。これらの結果から、基質はHL1内のS132と相互作用することが示唆された。さらに、PS1のTMD3についてSCAMによる構造解析を進めた結果、L166が膜内の親水性環境にあること、活性中心アスパラギン酸周辺の重要なモチーフ構造に近い位置に存在することが明らかとなった。L166は家族性アルツハイマー病に連鎖する変異を有するアミノ酸であり、これらの結果はアルツハイマー病発症機構を解明する上で重要な成果である。

The production of γ-secretase is an important factor in the development of diseases. The purpose of this study is to investigate the mechanism of matrix cognition, structure and relationship between γ-secretase active center and PS. The structure of PS1's transmembrane domain 1(TMD1) is related to the use of structural biology analysis methods such as SCAM analysis, matrix PS1 binding, and cytoplasmic side movement of TMD1. When the antibody was immobilized, the γ-secretase activity of the antibody was intentionally reduced. The results of this research are valuable for the possibility of creating a new disease. A part of the α-helix structure of PS1 (HL1) is related to the formation of matrix binding sites. S132 shows the possibility of direct matrix binding site formation by analyzing the position of matrix binding site in α-helix structure. The activity of γ-secretase was decreased due to the inhibition of various kinds of acid substitutions of S132. As a result, the matrix interacts with S132 in HL1. In addition, the structure analysis of PS1 and TMD3 was carried out. The results showed that L166 had a hydrophilic environment in the membrane, and the active center was located in the vicinity of the acid periphery. L166 is a family disease. It is a disease.

项目成果

Functional analysis of the transmembrane domain of preseniln 1 participation of transmembrane domains 2 and 6 in the fomation of initial substrate-binding site of γ-secretase.

早老1跨膜结构域参与跨膜结构域2和6参与γ-分泌酶初始底物结合位点形成的功能分析。

• 发表时间: 2010
• 期刊: The Journal of Biological Chemistry
• 作者: 平田祐介;田中陸人;平田祐介;田中陸人;田中陸人;Yusuke Hirata;Rikuto Tanaka;平田祐介;Shizuka Takagi;Naoto Watanabe
• 通讯作者: Naoto Watanabe

Participation of Transmembrane Domain 1 of Presenilin 1 in the Catalytic Pore Structure of the γ-Secretase

• DOI: 10.1523/jneurosci.3318-10.2010
• 发表时间: 2010-11-24
• 期刊: JOURNAL OF NEUROSCIENCE
• 影响因子: 5.3
• 作者: Takagi, Shizuka;Tominaga, Aya;Iwatsubo, Takeshi
• 通讯作者: Iwatsubo, Takeshi

Transmembrane domain 1 of Presenilin 1 contributes to the formation of the catalytic pore of γ-secretase

Presenilin 1的跨膜结构域1有助于γ-分泌酶催化孔的形成

• 发表时间: 2009
• 作者: 平田祐介;田中陸人;平田祐介;田中陸人;田中陸人;Yusuke Hirata;Rikuto Tanaka;平田祐介;Shizuka Takagi;Naoto Watanabe;高木穏香;Shizuka Takagi;Taisuke Tomita;高木穏香;高木穏香;Shizuka Takagi
• 通讯作者: Shizuka Takagi

The alpha-helical structure of the hydrophilic loop 1 of presenilin 1 contributes to the formation of the substrate binding site

早老素 1 亲水环 1 的 α 螺旋结构有助于底物结合位点的形成

• 发表时间: 2011
• 作者: 平田祐介;田中陸人;平田祐介;田中陸人;田中陸人;Yusuke Hirata;Rikuto Tanaka;平田祐介;Shizuka Takagi;Naoto Watanabe;高木穏香;Shizuka Takagi;Taisuke Tomita
• 通讯作者: Taisuke Tomita

家族性アルツハイマー病とその原因遺伝子

家族性阿尔茨海默病及其致病基因

• 发表时间: 2010
• 期刊: Clinical Neuroscience
• 作者: 平田祐介;田中陸人;平田祐介;田中陸人;田中陸人;Yusuke Hirata;Rikuto Tanaka;平田祐介;Shizuka Takagi;Naoto Watanabe;高木穏香
• 通讯作者: 高木穏香