宇宙実験が拓くアルツハイマー病研究の新展開 〜Tottori型Aβの線維構造を宇宙で初解明〜

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2025-06-25 生命創成探究センター

国際宇宙ステーション「きぼう」の微小重力環境を活用し、アルツハイマー病の原因物質アミロイドβ(Aβ)のTottori型(D7N変異)の線維構造を初めて解明した。地上では無秩序な凝集体が優先的に生成され解析が困難だったが、微小重力ではこれが抑制され、効率的な線維化と構造解析が可能となった。クライオ電子顕微鏡による解析で、D7N変異によりN末端領域が構造化されず、コア構造の安定性が失われることで異常凝集が促進される分子メカニズムが明らかに。これにより、アルツハイマー病の病態解明や新たな治療法の開発に貢献が期待される。研究成果は「ACS Chemical Neuroscience」に掲載。

宇宙実験が拓くアルツハイマー病研究の新展開 〜Tottori型Aβの線維構造を宇宙で初解明〜

図:(左) Tottori型アミロイドβの集合形態。地上では無秩序な凝集体ができるのに対し、微小重力下では線維形成がみられた。(右)微小重力下で形成したTottori型アミロイド線維の構造(コア構造)。N末端領域は柔軟で秩序立った構造をとっていないことが明らかとなった。

<関連情報>

鳥取型家族性変異D7Nによるアミロイドβのコンフォメーション空間の微小重力下での探索 Microgravity-Assisted Exploration of the Conformational Space of Amyloid β Affected by Tottori-Type Familial Mutation D7N

Maho Yagi-Utsumi,Saeko Yanaka,Raymond N. Burton-Smith,Chihong Song,Christian Ganser,Chiaki Yamazaki,Haruo Kasahara,Toru Shimazu,Takayuki Uchihashi,Kazuyoshi Murata,and Koichi Kato
ACS Chemical Neuroscience  Published: June 24, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acschemneuro.5c00217

Abstract

The amyloid β (Aβ) Tottori variant (D7N) exhibits unique aggregation behaviors and altered fibril formation, posing challenges for structural characterization. To overcome this, the microgravity environment on the International Space Station was employed to study Tottori-type Aβ40 fibril formation and structure. Under Earth gravity, Tottori-type Aβ40 primarily formed nonfibrillar aggregates, hindering detailed structural analysis. In contrast, microgravity significantly enhanced fibril formation and minimized amorphous aggregates. Cryo-electron microscopy revealed two structurally distinct fibril types, each comprising different protomer conformations. In both types, the N-terminal segment was disordered and nor resolved in the density maps. The D7N mutation disrupts the protection of the core by the N-terminal segment often observed in wild-type Aβ40 fibrils, enhancing the hydrophobicity-mediated aggregation propensity. However, microgravity suppressed kinetic traps and facilitated high-quality fibril formation suitable for structural studies that can explore the free energy landscape of Aβ fibril formation. These findings demonstrate the utility of microgravity for studying familial Aβ variants and potentially accelerate our understanding of Aβ aggregation mechanisms in Alzheimer’s disease.

生物工学一般
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