ALS・パーキンソン病関連タンパク質を分解する酵素を開発(Engineering enzymes with potential against ALS and Parkinson’s disease)

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2026-06-05 ワシントン大学セントルイス校

米国ワシントン大学セントルイス校(WashU)の研究チームは、筋萎縮性側索硬化症(ALS)やパーキンソン病などの神経変性疾患に関連する異常タンパク質を標的とする酵素の設計・改良に成功した。これらの疾患では、誤って折りたたまれたタンパク質や凝集体が神経細胞内に蓄積し、細胞機能の障害や神経細胞死を引き起こすことが知られている。研究チームは、タンパク質工学と計算科学を活用して酵素の基質認識能力や分解活性を高め、病因となる異常タンパク質をより効率的に除去できるよう改良した。実験では、疾患関連タンパク質に対する選択性と分解能力の向上が確認され、神経変性疾患の新たな治療戦略としての可能性が示された。今回の成果は、従来の薬剤では対処が難しかったタンパク質凝集体を直接標的化するアプローチであり、ALSやパーキンソン病だけでなく、他の神経変性疾患への応用も期待される。今後は安全性や有効性の検証を進め、臨床応用に向けた研究が進められる予定である。

<関連情報>

High-throughput screening approach identifies substrate-selective Hsp104 variants that counter amyloid seeding with diminished off-target effects

Jeremy J. Ryan ∙ Karlie R. Miller ∙ Anuradhika Puri ∙ … ∙ Kalid Mohammed ∙ Max V. Staller ∙ Meredith E. Jackrel
Molecular Cell  Published: May 12, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.04.015

Graphical abstract

ALS・パーキンソン病関連タンパク質を分解する酵素を開発(Engineering enzymes with potential against ALS and Parkinson’s disease)

Highlights

  • Potentiated Hsp104 variants can be identified via selection and sequencing approach
  • Next-generation sequencing allows quantitative comparisons of variants in parallel
  • Potentiated Hsp104 variants suppress misfolding and clear preformed aggregates
  • Hsp104 variants restore TDP-43 splicing of native targets

Summary

Hsp104, a yeast protein-remodeling factor, can disaggregate misfolded proteins implicated in neurodegeneration. Although many potentiated Hsp104 variants have been generated, suboptimal properties have limited their application in mammalian systems. Here, we present the development of a high-throughput screening approach for identifying enhanced Hsp104 variants. To screen a large library of variants in parallel and with a quantitative output, we coupled a live-or-die yeast-based selection with next-generation sequencing. The identified Hsp104 variants solubilize preformed α-synuclein and TDP-43 aggregates, inhibit seeding of preformed α-synuclein fibrils in mammalian biosensor cells, restore TDP-43 splicing of native targets, and have diminished off-target toxicity in mammalian cells. Certain variants show distinct changes in ATP hydrolysis, which we suggest is the key driver of these improved properties. We anticipate that our approach is broadly applicable to a range of protein engineering targets to allow coupling of a phenotypic readout to high-throughput quantitative analysis of variants in parallel.

生物化学工学
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