東京工業大学,理化学研究所,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和３年７月２７日

東京工業大学
理化学研究所
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

アルツハイマー病のたんぱく質凝集体の構造の違いに迫る

～微量試料計測で凝集たんぱく質の分子構造の違いを同定可能に～

ポイント

東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系の石井 佳誉 教授（理化学研究所（理研） 生命機能科学研究（ＢＤＲ）センター兼任）と理研ＢＤＲの山崎俊夫ユニットリーダー、小林 直宏 上級研究員らの国際共同研究グループは、アルツハイマー病の主原因の１つとされる４２残基のアミロイドβたんぱく質（Ａβ４２）凝集体について、高磁場固体ＮＭＲ法を用いて分子構造の違いを高感度で検出する方法を開発した。

これまでの研究で、試験管内で作成した繊維状Ａβ４２凝集体の構造は知られているものの、アルツハイマー病患者の脳内に蓄積する繊維状Ａβ４２凝集体の実際の構造はよく分かっていなかった。今回、国際共同研究グループは、アルツハイマー病患者の脳より得られた微量の凝集体試料を増幅することで、高磁場固体ＮＭＲ法のスペクトル解析を短時間かつ高感度で行うことに成功した。このＮＭＲスペクトルを分子指紋として使った比較により、脳由来の試料は、人工の繊維状Ａβ４２凝集体とは構造が大きく異なることを明らかにした。これは、脳由来のＡβ４２凝集体の分子構造が、試験管内で作成したＡβ４２凝集体の標準的な分子構造とは全く異なることを示す有力な証拠だといえる。

この成果から、アルツハイマー患者に由来するＡβ４２凝集体の分子構造のスクリーニングにＮＭＲ法を用いることが可能であり、それが脳内のＡβ４２凝集体の構造と機能の理解につながると期待できる。また将来的には、脳内のＡβ４２凝集体の３次構造決定や、抗体医薬の結合部位の同定などへの応用も考えられる。この高感度固体ＮＭＲ法は現在ＪＳＴ 未来社会創造事業で開発中の１．３ＧＨｚ超高磁場ＮＭＲ装置の先端利用技術として開発された計測法であり、本装置と組み合わせることで、解析感度をさらに大幅に上げることも可能となる。

本研究は、米国化学会誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」のオンライン版に近日中に掲載される。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 未来社会創造事業 大規模プロジェクト型「高温超電導線材接合技術の超高磁場ＮＭＲと鉄道き電線への社会実装（研究代表者：前田 秀明）」、科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金） 国際共同研究加速基金（帰国発展研究）「次世代の高磁場生体固体ＮＭＲ法の開発とアミロイドとリガンド相互作用の構造生物学（研究代表者：石井 佳誉）」、米国Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ（ＮＩＨ、国立衛生研究所）、ＮＩＧＭＳ Ｕ０１ Ｇｒａｎｔ「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ Ｒｅｌｅｖａｎｔ Ａｍｙｌｏｉｄｓ ｉｎ Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ＇ｓ（研究代表者：石井 佳誉）」、ＮＩＨ，ＮＩＡ　Ｒ０１ Ｇｒａｎｔと、Ａｌｚｈｅｉｍｅｒ’ｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｚｅｎｉｔｈ Ｆｅｌｌｏｗｓ Ａｗａｒｄ（研究代表者：Ｓ．Ｃ．Ｍｅｒｅｄｉｔｈ）およびＮＩＨ，ＮＩＧＭＳ Ｔ３２ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｇｒａｎｔ（研究代表者：Ｍ．Ｒ．Ｃｌａｒｋ）による支援を受けて行われた。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Sensitivity-Enhanced Solid-state NMR Detection of Structural Differences and Unique Polymorphs in Pico- to Nanomolar Amounts of Brain-derived and Synthetic 42-residue Amyloid-b Fibrils”
ＤＯＩ：10.1021/jacs.1c03346

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Novel Alzheimer's Disease Amyloid β Polymorph Now Revealed!”

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