【公開日：2025.07.24】【最終更新日：2025.07.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22MS0022
利用課題名 / Title
タンパク質への酸化修飾がもたらすミスフォールディングと神経変性疾患の発症メカニズム
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
ARIM半導体基盤PF関連課題 / Related to ARIM-SETI
指定なし/No Designation
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
タンパク質, ミスフォールディング, 神経変性疾患,X線回折/X-ray diffraction
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
古川 良明
所属名 / Affiliation
慶應義塾大学理工学部化学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
秋山 修志
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
神経変性疾患の一種である筋萎縮性側索硬化症（ALS）において、銅・亜鉛スーパーオキシドディスムターゼ（SOD1）のミスフォールディングが報告されており、ALS発症に関与していることが提案されているが、ミスフォールディングのメカニズムについては明らかとなっていない。近年、ALS患者の脳脊髄液において、システイン残基が酸化された異常なSOD1（oxSOD1）を見出した。そこで本協力研究では、in vitroにおいてoxSOD1を調製し、その安定性や溶液構造について、DSC（示差走査カロリメトリー）・CD（円二色性分散）・SAXS（X線小角散乱）によって解析することで、システイン残基の酸化がSOD1のミスフォールディングに繋がるメカニズムを明らかにする。
実験 / Experimental
まず、申請者の所属機関において、リコンビナントのSOD1タンパク質に過酸化水素を添加することで、oxSOD1の調製を試みた。SDS-PAGEによる解析において、oxSOD1はSOD1よりも低い移動度を示すことを利用して、過酸化水素との反応条件を最適化させた。また、申請者の所属機関において、質量分析を行うことでoxSOD1の酸化状態を検証し、DSF（示差走査蛍光法）によって熱安定性を評価した。本申請年度（2022年度後期）は、oxSOD1の調製方法に関する検討に、想定以上の時間を要したため、支援機関（分子研）での実験を行うまでには至らなかったものの、2023年度前期での利用に向けた技術検討をおこなった。
結果と考察 / Results and Discussion
SOD1に過酸化水素を添加したところ、SDS-PAGEにおける移動度が低下したoxSOD1が形成したものの、質量分析をおこなった結果、システイン残基のチオレートがスルフィン酸（SO2H）とスルホン酸（SO3H）となったものが混在していることがわかった。また、SO3Hとなるまで酸化されたoxSOD1は熱安定性が大きく低下し、変性していることも示唆された。そこで、SO2HとSO3HとなったoxSOD1をそれぞれ単離する方法を検討するとともに、支援機関（分子研）が提供するSAXSを利用したoxSOD1溶液構造の解明を行うために、技術検討を通じて測定方法・条件の詳細を詰めることができた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件