JP4948845B2 - Method for screening substances for treatment of neurodegenerative diseases - Google Patents

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Description

本発明は、細胞内プロテアソーム活性を指標にして、神経変性疾患治療用物質をスクリーニングする方法に関する。   The present invention relates to a method for screening a substance for treating a neurodegenerative disease using intracellular proteasome activity as an index.

アルツハイマー病やパーキンソン病などの多くの神経変性疾患では、神経細胞内にタンパク質性の凝集体が形成される。アルツハイマー病では神経原線維変化、パーキンソン病ではレビー小体と呼ばれる凝集体は、いずれも種々のタンパク質からなる線維性の沈着構造物であり、神経原線維変化の主要構成成分としてタウ、レビー小体の主要構成成分としてαシヌクレインがそれぞれ同定されている。特にパーキンソン病では、αシヌクレインをコードする遺伝子は、家族性疾患家系の遺伝学的解析から原因遺伝子の一つとして見出されている。これらの凝集体の出現部位と神経細胞の脱落部位に相関が見られることから、細胞内に出現する凝集体が細胞障害となり、最終的に神経細胞が死に至り発症につながるというメカニズムが考えられているが、実験的に証明されてはいない。   In many neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, proteinaceous aggregates are formed in nerve cells. Aggregates called neurofibrillary tangles in Alzheimer's disease and Lewy bodies in Parkinson's disease are all fibrous deposits composed of various proteins. Tau and Lewy bodies are the main components of neurofibrillary tangles. Α-synuclein has been identified as a major component of each. Particularly in Parkinson's disease, a gene encoding α-synuclein has been found as one of the causative genes from genetic analysis of familial disease families. Since there is a correlation between the site where these aggregates appear and the site where neurons drop out, a mechanism is considered that aggregates appearing inside cells become cytopathic, eventually leading to the death and development of neurons. Although not experimentally proven.

また、近年では、線維の前段階状態と考えられるオリゴマー及び/又はプロトフィブリルといった分子が細胞毒性の本体であり、線維には毒性はなくむしろ保護的に働くといった報告が相次いでいる。したがって、線維だけでなくこれらの分子についてその構造や生成機構、毒性のメカニズムなどを明らかにすることは重要である。   In recent years, there have been reports that molecules such as oligomers and / or protofibrils, which are considered to be pre-stage states of fibers, are cytotoxic bodies, and the fibers are not toxic but rather protective. Therefore, it is important to clarify not only the fiber but also the structure, generation mechanism, and toxicity mechanism of these molecules.

凝集体の生成メカニズムの一つとして、細胞内タンパク質分解系の異常が挙げられる。すなわち、何らかの原因により細胞内タンパク質分解系に異常が生じ、本来なら分解されるべきタンパク質が分解されず蓄積し、そのような凝集体が形成されたということが考えられる。近年、細胞内タンパク質の品質管理機構が注目されており、その中心的役割を果たすと考えられているものは、ユビキチン-プロテアソーム系の分解機構である。プロテアソームはタンパク質の品質管理だけでなく、様々な生命現象に関与する巨大タンパク質分解複合体である。主にユビキチン化されたタンパク質を分解するが、一部のタンパク質においてはユビキチン非依存的分解が起きることが知られている。
Gilon, T., Chomsky, O., and Kulka, R. G. (1998) Degradation signals for ubiquitin system proteolysis in Saccharomyces cerevisiae. The EMBO J. 17, 2759-2766 Bence, N. F., Sampat, R. M., and Kopit, R. R. (2001) Impairment of the ubiquitin-proteasome system by protein aggregation. Science 292, 1552-1555
One of the mechanisms of aggregate formation is an abnormality in the intracellular proteolytic system. That is, it is considered that an abnormality occurs in the intracellular proteolytic system for some reason, and the protein that should be decomposed originally accumulates without being decomposed, and such an aggregate is formed. In recent years, intracellular protein quality control mechanisms have attracted attention, and what is thought to play a central role is the degradation mechanism of the ubiquitin-proteasome system. The proteasome is a giant proteolytic complex involved not only in protein quality control but also in various life phenomena. It mainly degrades ubiquitinated proteins, but some proteins are known to undergo ubiquitin-independent degradation.
Gilon, T., Chomsky, O., and Kulka, RG (1998) Degradation signals for ubiquitin system proteolysis in Saccharomyces cerevisiae. The EMBO J. 17, 2759-2766 Bence, NF, Sampat, RM, and Kopit, RR (2001) Impairment of the ubiquitin-proteasome system by protein aggregation.Science 292, 1552-1555

本発明は、神経変性疾患治療用物質のスクリーニング方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a screening method for a substance for treating a neurodegenerative disease.

本発明者は、上記課題を解決するためにパーキンソン病などにおける細胞内αシヌクレインの蓄積にプロテアソームが関与しているのではないかと考え、細胞内αシヌクレインとプロテアソーム活性の関係について鋭意研究を行った。そして、Green fluorescent protein(GFP)にプロテアソーム分解シグナルを付加したGFP-CL1を利用してアッセイ系を構築し、細胞内に発現したαシヌクレインがプロテアソーム活性を抑制することを明らかにし、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor considered that the proteasome is involved in the accumulation of intracellular α-synuclein in Parkinson's disease and the like, and conducted intensive research on the relationship between intracellular α-synuclein and proteasome activity. . Then, an assay system was constructed using GFP-CL1 in which a proteasome degradation signal was added to green fluorescent protein (GFP), and it was clarified that α-synuclein expressed in cells suppressed proteasome activity, and the present invention was completed. It came to do.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)プロテアソームの機能阻害を抑制する物質をスクリーニングする方法であって、αシヌクレインと、プロテアソーム分解シグナルタンパク質と、標識物質とを発現させた細胞に被験物質を接触させて標識物質のシグナルを検出し、当該検出された標識物質のシグナル強度が、被験物質を接触させなかった対照細胞における標識物質のシグナル強度よりも低下したときは、前記被験物質を、プロテアソームの機能阻害を抑制する物質として選択することを特徴とする、前記方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method for screening a substance that suppresses inhibition of proteasome function, wherein a test substance is brought into contact with a cell expressing α-synuclein, a proteasome degradation signal protein, and a labeling substance, and the signal of the labeling substance is detected. When the signal intensity of the detected labeling substance is lower than the signal intensity of the labeling substance in the control cells not contacted with the test substance, the test substance is selected as a substance that suppresses the inhibition of proteasome function. Said method.

(2)プロテアソームの機能を促進する物質をスクリーニングする方法であって、アミロイド線維を形成しうるタンパク質と、プロテアソーム分解シグナルタンパク質と、標識物質とを発現させた細胞、又はプロテアソーム分解シグナルタンパク質と、標識物質とを発現させた細胞に被験物質を接触させて標識物質のシグナルを検出し、当該検出された標識物質のシグナル強度が、被験物質を接触させなかった対照細胞における標識物質のシグナル強度よりも低下したときは、前記被験物質を、プロテアソームの機能を促進する物質として選択することを特徴とする、前記方法。 (2) A method for screening a substance that promotes the function of proteasome, comprising a protein capable of forming amyloid fibrils, a cell expressing a proteasome degradation signal protein, and a labeling substance, or a proteasome degradation signal protein and a label A test substance is brought into contact with a cell expressing the substance to detect the signal of the labeling substance, and the signal intensity of the detected labeling substance is higher than the signal intensity of the labeling substance in the control cell not contacted with the test substance. When it decreases, the test substance is selected as a substance that promotes the function of the proteasome.

(3)アミロイド線維を形成しうるタンパク質のオリゴマー化、プロトフィブリル化及び線維化からなる群から選ばれる少なくとも1つを抑制する物質をスクリーニングする方法であって、アミロイド線維を形成しうるタンパク質と、プロテアソーム分解シグナルタンパク質と、標識物質とを発現させた細胞に被験物質を接触させて標識物質のシグナルを検出し、当該検出された標識物質のシグナル強度が、被験物質を接触させなかった対照細胞における標識物質のシグナル強度よりも低下したときは、前記被験物質を、アミロイド線維を形成しうるタンパク質のオリゴマー化、プロトフィブリル化及び線維化からなる群から選ばれる少なくとも1つを抑制する物質として選択することを特徴とする、前記方法。 (3) A method for screening a substance that suppresses at least one selected from the group consisting of oligomerization, protofibrillation and fibrosis of a protein capable of forming amyloid fibrils, and a protein capable of forming amyloid fibrils; A test substance is brought into contact with a cell expressing a proteasome degradation signal protein and a labeling substance to detect the signal of the labeling substance, and the signal intensity of the detected labeling substance in the control cell not contacted with the test substance When the signal intensity is lower than the signal intensity of the labeling substance, the test substance is selected as a substance that suppresses at least one selected from the group consisting of protein oligomerization, protofibrillation and fibrosis that can form amyloid fibrils. And said method.

本発明の方法において、アミロイド線維を形成しうるタンパク質によるプロテアソーム機能阻害を抑制する物質、及びプロテアソームの機能を促進する物質は、神経変性疾患の治療用に使用することができる。また、アミロイド線維を形成しうるタンパク質のオリゴマー化、プロトフィブリル化及び線維化からなる群から選ばれる少なくとも1つを抑制する物質も、神経変性疾患の治療に使用し得るものである。   In the method of the present invention, a substance that suppresses inhibition of proteasome function by a protein capable of forming amyloid fibrils and a substance that promotes the function of proteasome can be used for the treatment of neurodegenerative diseases. In addition, a substance that suppresses at least one selected from the group consisting of oligomerization, protofibrillation, and fibrosis of proteins capable of forming amyloid fibrils can also be used for the treatment of neurodegenerative diseases.

ここで、アミロイド線維を形成しうるタンパク質としては、例えばαシヌクレイン、タウ、βアミロイド又はその前駆体、ポリグルタミン及びプリオンからなる群から選ばれる少なくとも1つがあげられる。   Here, examples of the protein capable of forming amyloid fibril include at least one selected from the group consisting of α-synuclein, tau, β-amyloid or a precursor thereof, polyglutamine, and prion.

本発明により、αシヌクレインによるプロテアソーム機能阻害を抑制する物質をスクリーニングする方法、及びαシヌクレインのオリゴマー化及び/又はプロトフィブリル化を抑制する物質をスクリーニングする方法が提供される。本発明のスクリーニングの対象となる物質は、神経変性疾患治療薬として使用することができる。また、本発明の方法は蛍光強度などを指標としてアッセイすることができるため、容易にハイスループット化することが可能である。   The present invention provides a method for screening a substance that suppresses inhibition of proteasome function inhibition by α-synuclein, and a method for screening a substance that suppresses oligomerization and / or protofibrillation of α-synuclein. Substances to be screened according to the present invention can be used as therapeutic agents for neurodegenerative diseases. In addition, since the method of the present invention can be assayed using the fluorescence intensity or the like as an index, it is possible to easily increase the throughput.

以下、本発明を詳細に説明する。
1.概要
アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患と、プロテアソームを代表とする細胞内タンパク質分解系との関連が注目されている。すなわち、神経細胞等の非分裂細胞では、プロテアソームによるタンパク質の品質管理が細胞の恒常性維持に不可欠であり、細胞内タンパク質分解系に何らかの異常が生じ、分解されなかったタンパク質が細胞内で蓄積し、細胞毒性を発揮するという品質管理の破綻が神経変性疾患を引き起こすというメカニズムが考えられている。プロテアソームは、マルチサブユニットの複合体を形成し、核と細胞質に局在して細胞内タンパク質を選択的に分解する際に中心的役割を果たす酵素である。この酵素は、生体内において様々な役割を担っている。例えば、細胞周期、アポトーシス、代謝調節、免疫応答、シグナル伝達、転写制御、品質管理、ストレス応答、DNA修復等において、不要なタンパク質又は機能調節を行っているタンパク質を特定の時期に分解し、種々の機能制御を行う。プロテアソームによるタンパク質分解は、標的タンパク質を分解するための目印となるユビキチンと連動したユビキチン・プロテアソームシステムにより制御されている。プロテアソームは細胞が生存していく上で欠くことのできない酵素であり、細胞内プロテアソーム活性の抑制は最終的に細胞死に至ると考えられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. Overview The relationship between neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease and the intracellular proteolytic system represented by the proteasome has attracted attention. That is, in non-dividing cells such as nerve cells, protein quality control by proteasome is indispensable for maintaining cell homeostasis, and some abnormality occurs in the intracellular proteolytic system, and undegraded protein accumulates in the cell. Therefore, a mechanism is considered that the failure of quality control to exert cytotoxicity causes neurodegenerative diseases. The proteasome is an enzyme that forms a multi-subunit complex, plays a central role in selectively degrading intracellular proteins localized in the nucleus and cytoplasm. This enzyme plays various roles in vivo. For example, in the cell cycle, apoptosis, metabolic regulation, immune response, signal transduction, transcriptional control, quality control, stress response, DNA repair, etc. Perform function control. Proteasome proteolysis is controlled by a ubiquitin-proteasome system linked to ubiquitin, which serves as a landmark for degrading target proteins. Proteasome is an enzyme that is indispensable for the survival of cells, and suppression of intracellular proteasome activity is thought to ultimately lead to cell death.

本発明者は、神経変性疾患及び細胞死の原因物質のひとつであるアミロイド線維を形成しうるタンパク質のプロテアソーム活性に及ぼす影響について検討した。
細胞内においてプロテアソーム活性を測定する系としては、細胞内で所望のタンパク質の分解を確認できる方法であれば、いかなる実験手法も用いうるが、例えば、蛍光標識タンパク質であるGreen fluorescent protein(GFP)のC末端側にプロテアソームにより分解される配列(プロテアソーム分解シグナル配列という)を結合したGFP-CL1を用いて標識シグナルの強さを測定する系(参考文献(1)、(2))があげられる。
The present inventor examined the influence of a protein capable of forming amyloid fibrils, which is one of the causative substances of neurodegenerative diseases and cell death, on proteasome activity.
As a system for measuring the proteasome activity in the cell, any experimental method can be used as long as it can confirm the degradation of the desired protein in the cell. For example, the fluorescent fluorescent protein (GFP) Examples include systems (reference documents (1) and (2)) that measure the intensity of the labeling signal using GFP-CL1 in which a sequence that is degraded by the proteasome (referred to as proteasome degradation signal sequence) is bound to the C-terminal side.

本発明者は、GFPと呼ばれる緑の蛍光を発するタンパク質に16アミノ酸からなるプロテアソーム分解シグナル配列(CL1)を付加したGFP-CL1を利用してアッセイ系を構築した(図1)。この方法の特徴は、生細胞におけるプロテアソーム活性をGFPの蛍光強度として容易にモニターできる点にある。GFPを細胞に発現させると細胞内で緑色の蛍光を発し、細胞が緑色に光る。また、細胞でαシヌクレインを発現させると細胞内プロテアソーム活性が抑制される。   The present inventor constructed an assay system using GFP-CL1 obtained by adding a proteasome degradation signal sequence (CL1) consisting of 16 amino acids to a protein emitting green fluorescence called GFP (FIG. 1). This method is characterized in that the proteasome activity in living cells can be easily monitored as the fluorescence intensity of GFP. When GFP is expressed in a cell, the cell emits green fluorescence and the cell glows green. In addition, when α-synuclein is expressed in cells, intracellular proteasome activity is suppressed.

上記GFP-CL1を細胞に発現させると、細胞内のプロテアソーム活性によりGFP-CL1は分解されてしまい、細胞内で緑色の蛍光は発しなくなる。このアッセイ系にプロテアソーム活性を抑制する薬剤を共存させておくと、プロテアソーム活性が抑制されるためGFP-CL1の分解が抑えられ、細胞は緑色に光る。すなわち、このアッセイ系は、プロテアソーム活性があると細胞は光らなくなり、プロテアソーム活性が抑制されると細胞が緑色に光り出すという性質を有する。したがって、このアッセイ系において、GFPの蛍光強度を測定することにより、生きた細胞におけるプロテアソーム活性を調べることができる。   When the GFP-CL1 is expressed in cells, the GFP-CL1 is decomposed by intracellular proteasome activity, and green fluorescence is not emitted in the cells. When an agent that suppresses proteasome activity is allowed to coexist in this assay system, proteasome activity is suppressed, so that degradation of GFP-CL1 is suppressed, and the cells glow green. In other words, this assay system has the property that when there is proteasome activity, the cells do not glow, and when the proteasome activity is suppressed, the cells glow green. Therefore, in this assay system, proteasome activity in living cells can be examined by measuring the fluorescence intensity of GFP.

前記GFP-CL1システムを用いて、αシヌクレインとGFP-CL1を細胞に共発現させると、GFP-CL1単独で発現させた場合に比して、細胞の蛍光強度が増大するという結果から、細胞でαシヌクレインが発現したときに細胞内プロテアソーム活性が抑制されることを確認することができる。すなわち、GFP-CL1の蛍光強度をモニターすることにより、αシヌクレインがプロテアソーム活性に及ぼす影響を調べることができる。   Using the GFP-CL1 system, co-expression of α-synuclein and GFP-CL1 in the cells results in an increase in the fluorescence intensity of the cells compared to the expression of GFP-CL1 alone. It can be confirmed that the intracellular proteasome activity is suppressed when α-synuclein is expressed. That is, by monitoring the fluorescence intensity of GFP-CL1, the effect of α-synuclein on proteasome activity can be examined.

以前の報告では、細胞内に蓄積して線維化したポリグルタミンタンパク質が細胞内プロテアソーム活性を阻害した(参考文献(2))が、本発明では、細胞内においてαシヌクレインの線維化は検出されなかった。すなわち、αシヌクレインの場合は線維ではなくむしろ可溶性分子がプロテアソーム活性を阻害して、最終的に細胞にダメージを与えると考えられる。特に、線維化の前段階状態であるオリゴマーやプロトフィブリルといった分子がその役割を果たしている。つまり、αシヌクレインの線維化だけでなく、オリゴマー化やプロトフィブリル化を阻害することにより、プロテアソーム活性を促進することができるのである。このように、αシヌクレインがプロテアソームに作用する分子は、以前の報告とは全く異なる形態の分子であり、本発明のαシヌクレインがプロテアソーム活性の抑制に作用するメカニズムは以前の報告とは全く異なるものである。   In previous reports, polyglutamine protein accumulated and fibrotic in cells inhibited intracellular proteasome activity (Reference (2)), but in the present invention, fibrosis of α-synuclein was not detected in the cells. It was. That is, in the case of α-synuclein, it is thought that soluble molecules rather than fibers inhibit proteasome activity and ultimately damage cells. In particular, molecules such as oligomers and protofibrils that are in a pre-fibrotic state play a role. That is, proteasome activity can be promoted by inhibiting not only α-synuclein fibrillation but also oligomerization and protofibrillation. In this way, the molecule in which α-synuclein acts on the proteasome is a completely different type of molecule from the previous report, and the mechanism by which α-synuclein of the present invention acts on the suppression of proteasome activity is completely different from the previous report. It is.

上記の通り、GFP-CL1 はプロテアソームにより分解されるため、αシヌクレインの非存在下では細胞は緑色に光らないのに対し、GFP-CL1とαシヌクレインとを細胞に共発現させると、緑色の蛍光強度の増加が認められる。この現象は、αシヌクレインが細胞内でプロテアソーム活性を低下させた結果によるものである。   As described above, GFP-CL1 is degraded by the proteasome, so cells do not glow green in the absence of α-synuclein, whereas when GFP-CL1 and α-synuclein are co-expressed in cells, green fluorescence An increase in strength is observed. This phenomenon is the result of α-synuclein reducing proteasome activity in the cell.

ところで、シヌクレインの変異体の多くは、in vitroにおいて野生型よりも線維形成が亢進する。このような変異型シヌクレインを上記のようにGFP-CL1とともに共発現させると、野生型よりも強くプロテアソーム活性が抑制される。これに対し、in vitroにおいて線維形成できないdelta変異体をGFP-CL1とともに共発現させても、プロテアソーム活性の抑制は認められない。   By the way, many of the mutants of synuclein have increased fiber formation in vitro compared with the wild type. When such mutant synuclein is co-expressed with GFP-CL1 as described above, the proteasome activity is suppressed more strongly than the wild type. On the other hand, suppression of proteasome activity is not observed when a delta mutant that cannot form fibrils in vitro is co-expressed with GFP-CL1.

以上の事項をまとめると、次のことがいえる。   In summary, the following can be said.

(1) αシヌクレインは細胞内のプロテアソーム活性を抑制する。
(2) αシヌクレインによるプロテアソーム活性の抑制は、その線維形成能と正相関する。
(3) 線維化できない変異αシヌクレインはプロテアソーム活性を抑制できない。
(1) α-synuclein suppresses intracellular proteasome activity.
(2) Suppression of proteasome activity by α-synuclein is positively correlated with its ability to form fibrosis.
(3) Mutant α-synuclein that cannot fibrosis cannot suppress proteasome activity.

従って、プロテアソーム活性抑制のメカニズムとして、発現したαシヌクレインが細胞内でコンフォーメーション変化によりオリゴマーあるいはプロトフィブリルの状態になり、これがプロテアソーム活性を抑制すると考えられる。線維形成能が高い変異体ほど細胞内でオリゴマー化及び/又はプロトフィブリル化しやすく、このためプロテアソーム活性の抑制の程度も強いということが考えられる。一方、線維形成しない変異体はこのような構造変化を起こさないためプロテアソーム活性を抑制できない。   Therefore, as a mechanism for suppressing the proteasome activity, the expressed α-synuclein becomes an oligomer or protofibril due to a conformational change in the cell, which is considered to suppress the proteasome activity. It is considered that a mutant having a high fibril forming ability is more likely to be oligomerized and / or protofibrillated in the cell, and thus the degree of suppression of proteasome activity is also strong. On the other hand, mutants that do not form fibrosis cannot suppress proteasome activity because they do not cause such structural changes.

以上の観点より、本発明者は、プロテアソーム活性のアッセイ系として用いたGFP-CL1発現系を、アミロイド線維を形成しうるタンパク質(例えばαシヌクレイン、タウ、βアミロイド又はその前駆体、ポリグルタミン、プリオンなど)のオリゴマー化又はプロトフィブリル化、あるいは線維化を検出する系に応用することを考えた。すなわち、本発明は、細胞に上記アミロイド線維を形成しうるタンパク質とGFP-CL1とを発現させた場合において、当該タンパク質のオリゴマー及び/又はプロトフィブリルが存在するときはプロテアソーム活性が抑制されるため細胞は緑の蛍光を発するが、そのような構造物が存在しないときは細胞は蛍光を発しない点を利用して、線維化のみならず、線維化の前段階のオリゴマー化及び/又はプロトフィブリル化を抑制する化合物をスクリーニングするというものである。   From the above viewpoint, the present inventor used a GFP-CL1 expression system used as an assay system for proteasome activity as a protein capable of forming amyloid fibrils (for example, α-synuclein, tau, β-amyloid or a precursor thereof, polyglutamine, prion Etc.) was considered to be applied to a system for detecting oligomerization or protofibrillation, or fibrosis. That is, in the present invention, when the protein capable of forming the amyloid fibril and GFP-CL1 are expressed in the cell, the proteasome activity is suppressed when the oligomer and / or protofibril of the protein is present. Fluoresces green, but in the absence of such structures, cells do not fluoresce, taking advantage of not only fibrosis but also oligomerization and / or protofibrillation at the pre-fibrosis stage This is to screen for a compound that suppresses the above.

この方法を利用すれば、αシヌクレイン等によるプロテアソーム機能阻害を妨げ、細胞を保護する作用を有する化合物のスクリーニングが可能となる。実際、ポリフェノールなどの化合物において、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を妨げる効果が確認された。   By utilizing this method, it becomes possible to screen for compounds that have an action of protecting cells by preventing inhibition of proteasome function by α-synuclein or the like. In fact, in compounds such as polyphenol, the effect of preventing the inhibition of proteasome activity by α-synuclein was confirmed.

このように、本発明の方法を用いることにより種々の化合物のハイスループットスクリーニングが可能となり、スクリーニングされた物質は、全く新たな作用機序を有する神経変性疾患治療薬になるといえる。   Thus, by using the method of the present invention, high-throughput screening of various compounds becomes possible, and it can be said that the screened substance becomes a therapeutic drug for neurodegenerative diseases having a completely new mechanism of action.

2.スクリーニング方法
本発明のスクリーニング方法は、アミロイド線維を形成しうるタンパク質のオリゴマー及び/又はプロトフィブリル化、あるいは線維化を抑制する物質の探索を目的とし、アミロイド線維を形成しうるタンパク質、プロテアソーム分解シグナル及び標識タンパク質を発現する細胞に被験物質を接触させ、対照細胞と比較して、標識シグナルの低下を指標として被験物質を選択するというものである。アミロイド線維を形成しうるタンパク質としては、例えばαシヌクレイン、タウ、ポリグルタミンなどが挙げられる。
2. Screening Method The screening method of the present invention aims to search for a protein oligomer capable of forming amyloid fibrils and / or protofibrillation, or a substance that suppresses fibrillation, and a protein capable of forming amyloid fibrils, a proteasome degradation signal and A test substance is brought into contact with a cell that expresses a labeled protein, and the test substance is selected by using a decrease in the labeling signal as an index as compared with a control cell. Examples of proteins that can form amyloid fibrils include α-synuclein, tau, polyglutamine, and the like.

αシヌクレインとは、パーキンソン病の病因物質として同定された細胞質中への蓄積物質であり、αシヌクレインの凝集が細胞死の要因と考えられている。αシヌクレイン遺伝子の塩基配列は公知であり、その配列はGenBank等の公共データベースを通じて容易に入手することができる。αシヌクレイン遺伝子の塩基配列を配列番号1(P37804)、アミノ酸配列を配列番号2(L08850)に示す。   Alpha synuclein is a substance accumulated in the cytoplasm identified as a pathogen of Parkinson's disease, and aggregation of alpha synuclein is considered to be a cause of cell death. The base sequence of the α-synuclein gene is known, and the sequence can be easily obtained through a public database such as GenBank. The base sequence of the α-synuclein gene is shown in SEQ ID NO: 1 (P37804), and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2 (L08850).

タウとは、微小管結合タンパク質の一種であり、アルツハイマー病に代表されるタウオパチーとよばれる疾患群において、神経原線維変化として神経細胞内に大量に蓄積する。微小管結合部位の繰り返し配列が3回のもの(タウ3R)と4回のもの(タウ4R)が存在する。タウ遺伝子の塩基配列は公知であり、その配列情報はGenBank等の公共データベースを通じて容易に入手することができる。タウ遺伝子の塩基配列を配列番号3(NP005901)、アミノ酸配列を配列番号4(NM 005910.2)に示す。 Tau is a kind of microtubule-binding protein and accumulates in nerve cells in large quantities as neurofibrillary tangles in a group of diseases called tauopathy typified by Alzheimer's disease. There are three repeats of the microtubule binding site (Tau 3R) and 4 repeats (Tau 4R). The base sequence of the tau gene is known, and its sequence information can be easily obtained through public databases such as GenBank. The nucleotide sequence of the tau gene is SEQ ID NO: 3 (NP005901), and the amino acid sequence is SEQ ID NO: 4 (NM 005910.2).

βアミロイド(Aβ)とは、アルツハイマー病の発症原因に関与する、細胞内外に蓄積するタンパク質として知られている。また、βアミロイドの前駆体タンパク質(Amyloid Precursor Proterin; APP)は、α、β又はγセクレターゼによって切断される前のタンパク質である。βアミロイドは、タウと弱いながらも相互作用をしているものと考えられている。一部のアルツハイマー病の原因遺伝子がβアミロイド前駆体と一致する。βアミロイド遺伝子の塩基配列は公知であり、その配列情報はGenBank等の公共データベースを通じて容易に入手することができる。βアミロイド遺伝子の塩基配列を配列番号5(P5067)、アミノ酸配列を配列番号6(Y00264)に示す。   β-amyloid (Aβ) is known as a protein that accumulates inside and outside the cell and is involved in the pathogenesis of Alzheimer's disease. In addition, β amyloid precursor protein (Amyloid Precursor Proterin; APP) is a protein before being cleaved by α, β or γ secretase. β-amyloid is thought to interact weakly with tau. Some Alzheimer's disease causative genes are consistent with β-amyloid precursors. The base sequence of β-amyloid gene is known, and its sequence information can be easily obtained through public databases such as GenBank. The base sequence of the β amyloid gene is shown in SEQ ID NO: 5 (P5067), and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 6 (Y00264).

ポリグルタミンとは、ハンチントン病、トリプレットリピート病において蓄積されるタンパク質で、細胞毒性を発揮すると考えられている。ポリグルタミン遺伝子の塩基配列は公知であり、その配列情報はGenBank等の公共データベースを通じて容易に入手することができる。ポリグルタミン遺伝子の塩基配列を配列番号7(NP002102)、アミノ酸配列を配列番号8(NM 002111.5)に示す。 Polyglutamine is a protein accumulated in Huntington's disease and triplet repeat disease, and is considered to exert cytotoxicity. The base sequence of the polyglutamine gene is known, and its sequence information can be easily obtained through public databases such as GenBank. The base sequence of the polyglutamine gene is SEQ ID NO: 7 (NP002102), and the amino acid sequence is SEQ ID NO: 8 (NM 002111.5).

プリオンは、狂牛病やクロイツフェルト・ヤコブ病で異常蓄積が認められる非常に凝集性の高いタンパク質であり、神経細胞内又は外において線維化して蓄積することが知られている。プリオンタンパク質の高次構造が変化して、ベータシート構造が増加することにより、正常プリオンタンパク質が病原性プリオンタンパク質に転換し、神経細胞死の原因となると考えられている。プリオン遺伝子の塩基配列は公知であり、その配列情報はGenBank等の公共データベースを通じて容易に入手することができる。プリオン遺伝子の塩基配列を配列番号9(NP898902)、アミノ酸配列を配列番号10(NM 183079.1)に示す。 A prion is a highly agglutinating protein with abnormal accumulation observed in mad cow disease and Creutzfeldt-Jakob disease, and is known to accumulate and accumulate in nerve cells or outside. It is considered that the higher order structure of the prion protein is changed and the beta sheet structure is increased, whereby the normal prion protein is converted into a pathogenic prion protein and causes neuronal cell death. The base sequence of the prion gene is known, and its sequence information can be easily obtained through public databases such as GenBank. The base sequence of the prion gene is SEQ ID NO: 9 (NP898902), and the amino acid sequence is SEQ ID NO: 10 (NM 183079.1).

以下、アミロイド線維を形成しうるタンパク質としてαシヌクレインを例示して、説明する。
プロテアソームは細胞が生存していく上で欠くことのできない酵素であり、細胞内プロテアソーム活性の抑制は最終的に細胞死に至る。すなわちαシヌクレインの強発現自体が細胞にとって好ましくない事態であり、細胞が生存し続けるためにはプロテアソーム活性の抑制を回避しなくてはならない。そこで、本発明のスクリーニング方法により、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避する化合物、プロテアソーム活性を促進する化合物などの探索が可能になると考えられる。すなわち、プロテアソーム分解シグナルと標識物質との融合物、又はαシヌクレインとプロテアソーム分解シグナルと標識物質とを共発現させた細胞に候補となる種々の化合物(被験物質)を接触させ、未処理の細胞よりも標識シグナルの強さ(例えば蛍光強度)を減少させる物質を選択する。その化合物は、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避し細胞を保護する作用を有するか、あるいはプロテアソームの機能を促進するものであり、これらの化合物は本発明の神経変性疾患治療剤として使用することができる。ここで、「プロテアソームの機能を促進する物質」には、プロテアソームの機能の阻害を抑制する物質とは無関係の物質も含まれる。従って、本発明の方法において、標識物質とタンパク質分解シグナルとを細胞に発現させて、プロテアソームの機能を促進する物質をスクリーニングすることも可能である。
Hereinafter, α-synuclein will be exemplified and described as a protein capable of forming amyloid fibrils.
Proteasome is an enzyme that is indispensable for cell survival, and suppression of intracellular proteasome activity eventually leads to cell death. That is, the strong expression of α-synuclein itself is an undesirable situation for cells, and in order for cells to continue to survive, suppression of proteasome activity must be avoided. Therefore, it is considered that the screening method of the present invention makes it possible to search for compounds that avoid inhibition of proteasome activity by α-synuclein, compounds that promote proteasome activity, and the like. That is, various candidate compounds (test substances) are brought into contact with a fusion of a proteasome degradation signal and a labeling substance, or a cell in which α-synuclein, a proteasome degradation signal and a labeling substance are co-expressed, and from an untreated cell Also, a substance that reduces the intensity of the label signal (for example, fluorescence intensity) is selected. The compound has an effect of protecting cells by avoiding inhibition of proteasome activity by α-synuclein, or promotes the function of proteasome, and these compounds can be used as the therapeutic agent for neurodegenerative diseases of the present invention. it can. Here, the “substance that promotes the function of the proteasome” includes substances unrelated to the substance that suppresses the inhibition of the function of the proteasome. Therefore, in the method of the present invention, it is possible to screen a substance that promotes the function of the proteasome by expressing a labeling substance and a proteolytic signal in cells.

上記したとおり、細胞内でαシヌクレインが発現するとプロテアソーム活性が抑制される。例えば、αシヌクレイン分子のうち、線維化の前段階状態であるオリゴマーやプロトフィブリルといった可溶性分子が存在すると、プロテアソーム活性が阻害される。また、このようなオリゴマー化やプロトフィブリル化に並行して線維化が生じ、プロテアソーム活性が阻害される場合もある。
従って、(i) このようなαシヌクレイン分子のオリゴマーやプロトフィブリルの形成を阻害する物質、及び(ii) シヌクレインの線維化を阻害する物質は、プロテアソーム活性を促進するため、神経変性疾患治療剤の候補として好ましく、また、 (iii) 細胞のプロテアソームの機能を促進する物質も、神経変性疾患治療剤の候補として好ましい。
As described above, proteasome activity is suppressed when α-synuclein is expressed in cells. For example, the presence of soluble molecules such as oligomers and protofibrils in the pre-fibrosis state among α-synuclein molecules inhibits proteasome activity. In addition, fibrosis occurs in parallel with such oligomerization or protofibrillation, and the proteasome activity may be inhibited.
Therefore, (i) such a substance that inhibits the formation of α-synuclein molecule oligomers or protofibrils, and (ii) a substance that inhibits synuclein fibrosis promotes proteasome activity, and thus is a therapeutic agent for neurodegenerative diseases. A candidate is also preferable, and (iii) a substance that promotes the function of the proteasome of a cell is also preferable as a candidate for a therapeutic agent for neurodegenerative diseases.

本発明のスクリーニング方法においては、標識物質にプロテアソーム分解シグナルを作動可能に結合させた発現ベクター及びαシヌクレインの発現ベクターを作製し、これらを細胞内に導入し共発現させる。但し、αシヌクレイン、プロテアソーム分解シグナル及び標識シグナル配列は、一つのベクター内にカセットとして組み込んでもよく、別々のベクターに連結して別個に細胞に導入してもよい。また、プロテアソームの機能を促進する物質をスクリーニングする場合は、標識物質にプロテアソーム分解シグナルを作動可能に結合させた発現ベクター、例えば分解シグナルを融合した標識物質の発現ベクターのみを単独発現させてもよい。   In the screening method of the present invention, an expression vector in which a proteasome degradation signal is operably linked to a labeling substance and an α-synuclein expression vector are prepared, and these are introduced into cells and co-expressed. However, α-synuclein, proteasome degradation signal, and label signal sequence may be incorporated as a cassette in one vector, or may be linked to separate vectors and introduced separately into cells. When screening for a substance that promotes the function of the proteasome, only an expression vector in which a proteasome degradation signal is operably linked to the labeling substance, for example, an expression vector of a labeling substance fused with the degradation signal may be expressed alone. .

発現ベクターの構築、ベクターの細胞への導入法は周知であり、当分野における通常の技術を用いて行うことができる(例えば、Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed. (Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)参照)。標識物質、プロテアソーム分解シグナル、又はαシヌクレインをコードする各遺伝子を連結するベクターは、市販のものを用いることができる。   Expression vector construction and vector introduction into cells are well known and can be performed using conventional techniques in the art (eg, Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd ed. (Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989 As a vector for linking each gene encoding a labeling substance, a proteasome degradation signal, or α-synuclein, commercially available products can be used.

プロテアソーム分解シグナルとは、プロテアソームにより分解されるタンパク質に存在し、プロテアソームに認識されて、タンパク質分解の引き金となるものをいう。例えば、16アミノ酸残基(ACKNWFSSLSHFVIHL)(配列番号11)からなるCL1配列があげられる。 但し、プロテアソーム分解シグナルは、上記CL1に限定されるものではなく、CL2(SLISLPLPTRVKFSSLLLIRIMKIITMTFPKKLRS)(配列番号12)、CL6(FYYPIWFARVLLVHYQ)(配列番号13)などを使用することも可能である。   A proteasome degradation signal is a signal that is present in a protein that is degraded by the proteasome, is recognized by the proteasome, and triggers proteolysis. For example, a CL1 sequence consisting of 16 amino acid residues (ACKNWFSSLSHFVIHL) (SEQ ID NO: 11) can be mentioned. However, the proteasome degradation signal is not limited to the above CL1, and CL2 (SLISLPLPTRVKFSSLLLIRIMKIITMTFPKKLRS) (SEQ ID NO: 12), CL6 (FYYPIWFARVLLVHYQ) (SEQ ID NO: 13), etc. can also be used.

標識物質とは、プロテアソームによりプロテアソーム分解シグナルを検出するための検出手段として使用されるものであり、蛍光標識物質、放射標識物質、これらの標識物質で標識された抗体のいずれを使用することもできる。検出操作が容易である点で、オワンクラゲ(Aequorea victorea)由来の緑色蛍光タンパク質(green fluorescent protein: GFP)が好ましい。蛍光標識物質としては、GFPのほか、GFPを改変した変異体(GFPバリアント)であるEGFP(Enhanced-humanized GFP)又はrsGFP(red-shift GFP)などが挙げられる。また、黄色蛍光タンパク質(yellow fluorescent protein: YFP)、藍色蛍光タンパク質(cyan fluorescent protein: CFP)、青色蛍光タンパク質(blue fluorescent protein: BFP)、ウミシイタケ(Renilla reniformis)由来のGFPを使用することも可能であり、これらをコードする遺伝子を本発明に使用することができる。これらをコードする遺伝子の塩基配列は公知であり、市販品を用いることができ、あるいは、GenBank等の公共データベースを通じて配列情報を容易に入手することができる。   The labeling substance is used as a detection means for detecting a proteasome degradation signal by the proteasome, and any of a fluorescent labeling substance, a radiolabeling substance, and an antibody labeled with these labeling substances can be used. . In view of easy detection operation, green fluorescent protein (GFP) derived from Aequorea victorea is preferable. Examples of the fluorescent labeling substance include GFP, EGFP (Enhanced-humanized GFP) or rsGFP (red-shift GFP), which is a GFP-modified mutant (GFP variant), and the like. It is also possible to use GFP derived from yellow fluorescent protein (YFP), cyan fluorescent protein (CFP), blue fluorescent protein (BFP), Renilla reniformis And the genes encoding them can be used in the present invention. The base sequences of the genes encoding these are known, and commercially available products can be used, or the sequence information can be easily obtained through public databases such as GenBank.

発現ベクターを導入した細胞を、被験物質を接触させるための試験用細胞と、未処理の対照細胞に分け、試験用細胞に被験物質を添加等により接触させて標識シグナルを検出する。ここで「接触」とは、被験物質が発現ベクターを導入した細胞と相互作用するように処理することを意味し、細胞培養系に被験物質を添加すること、被験物質の存在下で細胞を培養することのいずれをも意味するものである。標識物質のシグナルの強さ(シグナル強度)は、蛍光強度、電気泳動におけるバンドの濃さ等の各々の標識タンパク質に適した方法により定量するか、あるいは目視することにより調べることができる。そして、対照よりもシグナル強度を低下させたときの被験物質を、プロテアソームの機能阻害を抑制する物質、あるいはαシヌクレインのオリゴマー化及び/又はプロトフィブリル化を抑制する物質として選択する。   The cell into which the expression vector has been introduced is divided into a test cell for contacting the test substance and an untreated control cell, and the test signal is contacted by adding the test substance to the test cell to detect the labeled signal. Here, “contact” means that the test substance is treated so as to interact with the cell into which the expression vector has been introduced. The test substance is added to the cell culture system, or the cell is cultured in the presence of the test substance. It means to do both. The signal intensity (signal intensity) of the labeling substance can be determined by quantifying by a method suitable for each labeling protein such as fluorescence intensity, band density in electrophoresis, or by visual inspection. Then, the test substance when the signal intensity is lower than that of the control is selected as a substance that suppresses the inhibition of proteasome function, or a substance that suppresses α-synuclein oligomerization and / or protofibrillation.

対照細胞では、αシヌクレインによりプロテアソーム活性が抑制されているため、発現した標識タンパク質とプロテアソーム分解シグナルが結合した組換えタンパク質は当該プロテアソーム活性により分解されず、蛍光を発する。これに対し、上記候補物質となりうる被験物質が添加されたときは、αシヌクレインのオリゴマーやプロトフィブリルの形成が阻害されるため、αシヌクレインによるプロテアソーム活性の抑制はもはや起こらず、プロテアソーム活性が正常に発揮されて、発現した組換えタンパク質が分解される。従って、被験物質を接触させた後の細胞から発せられる標識シグナルは、対照細胞から発せられる標識シグナルの強さよりも弱くなる。   In the control cell, since the proteasome activity is suppressed by α-synuclein, the recombinant protein in which the expressed labeled protein and the proteasome degradation signal are combined is not degraded by the proteasome activity and emits fluorescence. In contrast, when a test substance that can be a candidate substance is added, formation of oligomers and protofibrils of α-synuclein is inhibited, so suppression of proteasome activity by α-synuclein no longer occurs, and proteasome activity is normal. When exerted, the expressed recombinant protein is degraded. Therefore, the label signal emitted from the cell after contacting the test substance is weaker than the intensity of the label signal emitted from the control cell.

本発明においては、抗GFP抗体等の抗標識タンパク質抗体を用いたイムノブロット等のほか、GFP-CL1の蛍光強度の変化によって標識物質を検出することが可能であるので、多検体を短時間で処理することができ、ハイスループットスクリーニングを行うことができる。   In the present invention, in addition to an immunoblot using an anti-labeled protein antibody such as an anti-GFP antibody, it is possible to detect the labeling substance by changing the fluorescence intensity of GFP-CL1, so that multiple samples can be collected in a short time. Can be processed and high-throughput screening can be performed.

本発明のスクリーニングの対象となる候補物質としては、例えば、ペプチド、タンパク質、非ペプチド性化合物、合成化合物(高分子又は低分子化合物)、発酵生産物、細胞抽出液、細胞培養上清、植物抽出液、哺乳動物(例えば、マウス、ラット、ブタ、ウシ、ヒツジ、サル、ヒトなど)の組織抽出液、血漿などが挙げられ、これら化合物は新規な化合物であってもよいし、公知の化合物であってもよい。これら候補物質は塩を形成していてもよく、候補物質の塩としては、生理学的に許容される酸(例えば、無機酸や有機酸など)や塩基(例えば、金属酸など)などとの塩が用いられる。   Candidate substances to be screened according to the present invention include, for example, peptides, proteins, non-peptide compounds, synthetic compounds (polymers or low molecular compounds), fermentation products, cell extracts, cell culture supernatants, and plant extracts. Fluids, tissue extracts of mammals (eg, mice, rats, pigs, cows, sheep, monkeys, humans, etc.), plasma and the like. These compounds may be novel compounds or known compounds. There may be. These candidate substances may form salts, and the salts of candidate substances include salts with physiologically acceptable acids (for example, inorganic acids and organic acids) and bases (for example, metal acids). Is used.

例えば、上記候補物質として、ポリフェノールの一種であるPurpurogallin(2L)、Myricetin(C7)の2種類の化合物があげられる。これらの化合物は、後述の実施例に示すとおり、いずれもin vitroにおいてαシヌクレインの線維化を阻害する作用を有する。上記したスクリーニング方法において、上記化合物を添加しない場合は、αシヌクレイン発現によりプロテアソーム活性が阻害されたままであるためGFP-CL1は分解されず、バンドが出現する(図6レーン2)。2L及びC7を添加すると、GFP-CL1のバンド量は激減する(同レーン4及び5)。これらの化合物は、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避させ、細胞死が誘導されないように細胞を保護する作用を有するといえる。   For example, the candidate substance includes two types of compounds, Purpurogallin (2L) and Myricetin (C7), which are a kind of polyphenol. These compounds all have an action of inhibiting α-synuclein fibrosis in vitro, as shown in Examples described later. In the screening method described above, when the above compound is not added, GFP-CL1 is not decomposed and a band appears because proteasome activity remains inhibited by α-synuclein expression (lane 2 in FIG. 6). When 2L and C7 are added, the amount of GFP-CL1 band decreases dramatically (lanes 4 and 5). It can be said that these compounds have an action of preventing the inhibition of proteasome activity by α-synuclein and protecting the cells so that cell death is not induced.

本発明のスクリーニング方法により、αシヌクレインによる細胞内プロテアソーム活性阻害を回避し、細胞を保護する化合物の探索を行うことができる。また、上記スクリーニング方法により探索したヒト等の動物にαシヌクレイン、好ましくはαシヌクレインのオリゴマーやプロトフィブリルの発現を阻害するような物質を投与して、プロテアソーム活性を促進することにより、神経変性疾患の治療及び/又は予防をすることができる。このように、本発明のスクリーニング方法は、新たな作用機序を有する新規な神経変性疾患治療薬の開発に寄与できると期待される。   According to the screening method of the present invention, it is possible to search for compounds that protect cells by avoiding inhibition of intracellular proteasome activity by α-synuclein. In addition, by administering a substance that inhibits the expression of α-synuclein, preferably an oligomer of α-synuclein or protofibril, to animals such as humans searched by the screening method described above, by promoting proteasome activity, Can be treated and / or prevented. Thus, the screening method of the present invention is expected to contribute to the development of a novel therapeutic agent for neurodegenerative diseases having a new mechanism of action.

3.スクリーニングされた物質の用途
本発明においてスクリーニングされた物質は、各種神経変性疾患の治療薬として使用することが可能である。神経変性疾患とは、外傷や細菌感染などの明らかな原因がないのに神経細胞が死滅する神経変性(neurodegeneration)という現象がみられる病気を意味し、痴呆を主とするアルツハイマー病、運動障害を主な症状とするパーキンソン病などが挙げられる。これらの疾患の他に、ハンチントン病、トリプレットリピート病、筋萎縮性側索硬化症、レビー小体型痴呆症、多系統萎縮症、クロイツフェルト-ヤコブ病、Gerstmann-Straussler症候群、狂牛病、球脊髄性筋萎縮症、脊髄小脳失調症、歯状核赤血淡蒼球ルイ体萎縮症、FTDP-17、進行性上性麻痺、皮質基底核変性症、Pick病などが挙げられる。本発明では、αシヌクレイン沈着が関連するパーキンソン病、レビー小体型痴呆症及び多系統萎縮症、タウ及びβアミロイド又はその前駆体が関連するアルツハイマー病、ポリグルタミンが関連するハンチントン病及びトリプレットリピート病、並びにプリオンが関連するクロイツフェルト-ヤコブ病及び狂牛病が特に好ましい。
3. Use of Screened Substance The substance screened in the present invention can be used as a therapeutic agent for various neurodegenerative diseases. Neurodegenerative disease means a disease called neurodegeneration in which nerve cells die without any obvious cause such as trauma or bacterial infection. Alzheimer's disease, mainly dementia, and movement disorders The main symptoms include Parkinson's disease. In addition to these diseases, Huntington's disease, triplet repeat disease, amyotrophic lateral sclerosis, Lewy body dementia, multiple system atrophy, Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann-Straussler syndrome, mad cow disease, bulbar spinal cord Muscular atrophy, spinocerebellar ataxia, dentate nucleus erythroleukemia Louisa atrophy, FTDP-17, progressive epithelial paralysis, corticobasal degeneration, Pick disease, etc. In the present invention, Parkinson's disease associated with α-synuclein deposition, Lewy body dementia and multiple system atrophy, Alzheimer's disease associated with tau and β-amyloid or its precursor, Huntington's disease associated with polyglutamine and triplet repeat disease, Also particularly preferred are Creutzfeldt-Jakob disease and mad cow disease, which are associated with prions.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(1)GFP-CL1、αシヌクレイン及びタウ発現ベクターの作製
GFP-CL1発現ベクター(pEGFP-CL1)は、pEGFP-C1ベクター(クロンテック)のマルチクローニングサイトのBgl IIサイトに16アミノ酸残基からなるCL1配列(ACKNWFSSLSHFVIHL)(配列番号11)が付加されるように、CL1アミノ酸配列に相当する塩基配列を挿入して作製した。
(1) Preparation of GFP-CL1, α-synuclein and tau expression vectors
In the GFP-CL1 expression vector (pEGFP-CL1), a CL1 sequence consisting of 16 amino acid residues (ACKNWFSSLSHFVIHL) (SEQ ID NO: 11) is added to the Bgl II site of the multicloning site of the pEGFP-C1 vector (Clontech). It was prepared by inserting a base sequence corresponding to the CL1 amino acid sequence.

αシヌクレイン発現ベクター(pcDNA3-αsyn)は、pRK172-αsynベクター(英国MRC研究所、Michel Goedert博士)を鋳型としてPCR法で増幅させたαシヌクレインコード領域をpcDNA3ベクター(インビトロジェン社)のNhe Iサイトに導入して作製した。
タウ発現ベクターとして、pSG5-tau3R及び4R(英国MRC研究所、Michel Goedert博士より分与)を用いた。
The α-synuclein expression vector (pcDNA3-αsyn) is obtained by using the pRK172-αsyn vector (MRC Laboratories, UK, Dr. Michel Goedert) as a template and the α-synuclein coding region amplified by the PCR method on the Nhe I site of pcDNA3 vector (Invitrogen) Introduced and produced.
As tau expression vectors, pSG5-tau3R and 4R (distributed by Dr. Michel Goedert, UK MRC Laboratory) were used.

(2)SH-SY5Y細胞へのプラスミドの導入
神経芽細胞SH-SY5Yは、10%仔牛血清を含むDMEM/F12培地を用いて37℃、5%CO2の条件のインキュベーター中で培養した。
(2) Introduction of plasmid into SH-SY5Y cells Neuroblast SH-SY5Y was cultured in an incubator under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 using DMEM / F12 medium containing 10% calf serum.

pEGFP-CL1(0.3 μg)、pcDNA3-αsynベクター(1 μg)、pSG5-tau3Rあるいは4R(1 μg)は、FuGENE6トランスフェクション試薬(ロシュ)を用いてSH-SY5Y細胞に導入した。総プラスミド量の3倍容量のFuGENE6をプラスミドと混合し、15分間室温で静置したのち、細胞液に混合した。2〜3日間培養を行い、細胞ライセートの調製あるいは免疫組織染色などに用いた。   pEGFP-CL1 (0.3 μg), pcDNA3-αsyn vector (1 μg), pSG5-tau3R or 4R (1 μg) were introduced into SH-SY5Y cells using FuGENE6 transfection reagent (Roche). FuGENE6 of 3 times the total amount of plasmid was mixed with the plasmid, allowed to stand at room temperature for 15 minutes, and then mixed with the cell solution. The cells were cultured for 2 to 3 days and used for cell lysate preparation or immunohistochemical staining.

共焦点レーザー顕微鏡による観察
カバーガラス上で培養したSH-SY5Y細胞に、pFGFP-C1(0.3 μg)やpEGFP-CL1(0.3 μg)を単独で、あるいはそれらとpcDNA3-αsyn(1μg)を混合して、FuGENE6の存在下で添加した。そのまま2日間培養を行い、細胞は4%パラホルムアルデヒド溶液中で固定した。固定した細胞は、0.2%Triton X-100で処理したのち、5%牛血清アルブミン溶液でブロッキングしたのち、抗αシヌクレイン抗体(1000倍希釈)と37度で1時間反応させた。0.05%Tween 20及び150 mM NaClを含む50 mM Tris-HCl、pH 7.5(TBS-T)で洗浄した。その後、TRITC標識した抗マウス二次抗体)と37℃で1時間反応させた。TBS-Tで洗浄したのち、細胞はTO-PRO-3(インビトロジェン、3000倍希釈)と37℃で40分間反応させて核染色を行った。これをスライドガラス上で封入したのち、共焦点レーザー顕微鏡(Zeiss)で解析した。
Observation with confocal laser microscope SH-SY5Y cells cultured on a cover glass are mixed with pFGFP-C1 (0.3 μg) or pEGFP-CL1 (0.3 μg) alone or with pcDNA3-αsyn (1 μg). In the presence of FuGENE6. The culture was continued for 2 days, and the cells were fixed in a 4% paraformaldehyde solution. The fixed cells were treated with 0.2% Triton X-100, blocked with a 5% bovine serum albumin solution, and reacted with an anti-α-synuclein antibody (1000-fold diluted) at 37 degrees for 1 hour. Washed with 50 mM Tris-HCl, pH 7.5 (TBS-T) containing 0.05% Tween 20 and 150 mM NaCl. Thereafter, the mixture was reacted with TRITC-labeled anti-mouse secondary antibody) at 37 ° C. for 1 hour. After washing with TBS-T, the cells were reacted with TO-PRO-3 (Invitrogen, diluted 3000 times) at 37 ° C. for 40 minutes for nuclear staining. This was encapsulated on a slide glass and then analyzed with a confocal laser microscope (Zeiss).

構築したpEGFP-CL1が細胞内でプロテアソームにより分解されるかどうかを確認するため、発現細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察し、図2に示した。図の緑色はGFPによる蛍光を、青色はTO-PRO-3による核染色像を示している。図2に示したように、GFPのみを発現させた場合では、多くの細胞がGFPによる緑色の蛍光を発した(図2 左)。GFPに分解シグナルをつなげたGFP-CL1を発現させると、蛍光を発する細胞数は著しく減少した。(図2 中央)。一方、この時にプロテアソームの阻害剤であるMG132を処理しておくと、GFP-CL1のみを発現させた場合と比べて蛍光を発する細胞数が増加した(図2 右)。以上より、GFP-CL1を発現させると、細胞内プロテアソーム活性によりGFP-CL1は分解されるため、蛍光が減少することが示された。これは、参考文献(2)で得られた結果と一致していた。またGFPはGFP-CL1と異なり、細胞内プロテアソームにより分解されないか、あるいはされにくいことも判明した。   In order to confirm whether or not the constructed pEGFP-CL1 was degraded by the proteasome in the cells, the expressed cells were observed with a confocal laser microscope and shown in FIG. The green color in the figure indicates fluorescence by GFP, and the blue color indicates a nuclear staining image by TO-PRO-3. As shown in FIG. 2, when only GFP was expressed, many cells emitted green fluorescence due to GFP (left in FIG. 2). When GFP-CL1 with a degradation signal coupled to GFP was expressed, the number of fluorescent cells was significantly reduced. (Figure 2 middle). On the other hand, when MG132, which is a proteasome inhibitor, was treated at this time, the number of cells emitting fluorescence increased compared to the case where only GFP-CL1 was expressed (right side of FIG. 2). From the above, it was shown that when GFP-CL1 is expressed, GFP-CL1 is degraded by intracellular proteasome activity, and thus fluorescence decreases. This was consistent with the results obtained in reference (2). It was also found that GFP, unlike GFP-CL1, is not degraded or difficult to be degraded by intracellular proteasomes.

イムノブロットによる解析
SH-SY5Y細胞に、pFGFP-C1(0.3μg)やpEGFP-CL1(0.3μg)を単独で、あるいはそれらとpcDNA3-αsyn(1μg)やpSG5-tau3Rあるいは4R(1μg)を混合して、FuGENE6の存在下で添加した。そのまま3日間培養を行い、遠心分離(1,800 g、5分、4℃)により細胞を回収した。細胞はリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄したのち、100μLの破砕バッファー(50 mM Tris-HCl、 pH 7.5/150 mM NaCl/5 mM エチレンジアミンテトラ酢酸/5 mM エチレングリコールビス (β-アミノエチルエーテル)-N、 N、 N、 N-テトラ酢酸/プロテアーゼ阻害剤カクテル)に懸濁したのち超音波処理を行った。細胞破砕液は超遠心分離(290,000 g、20分、4℃)を行い、上清のトリス可溶性画分を回収した。トリス可溶性画分は、BCA Protein assay kit(PIERCE)を用いてタンパク質定量を行ったのち、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)用サンプルバッファーを加えてSDS-PAGE用の試料とした。一方、沈殿画分は、100μLの1 % Triton X-100(TX)を含む破砕バッファーと共に超音波処理を行い、同じ条件(290,000 g、20分、4℃)で超遠心分離を行った。得られた上清をTX可溶性画分とし、SDSサンプルバッファーを加えて電気泳動用の試料とした。TX処理の沈殿画分は、100μLのSDS-PAGE用サンプルバッファーを加えて超音波処理し、電気泳動用の試料とした。
Analysis by immunoblot
In SH-SY5Y cells, pFGFP-C1 (0.3 μg) or pEGFP-CL1 (0.3 μg) alone or with them and pcDNA3-αsyn (1 μg), pSG5-tau3R or 4R (1 μg) Added in the presence. The culture was continued for 3 days, and the cells were collected by centrifugation (1,800 g, 5 minutes, 4 ° C.). After washing the cells with phosphate buffered saline (PBS), 100 μL of disruption buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5 / 150 mM NaCl / 5 mM ethylenediaminetetraacetic acid / 5 mM ethylene glycol bis (β-aminoethyl) Ether) -N, N, N, N-tetraacetic acid / protease inhibitor cocktail) followed by sonication. The cell lysate was subjected to ultracentrifugation (290,000 g, 20 minutes, 4 ° C.), and the tris-soluble fraction of the supernatant was recovered. The tris-soluble fraction was quantified using the BCA Protein assay kit (PIERCE), and then added with a sample buffer for sodium dodecyl sulfate (SDS) polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). A sample was used. On the other hand, the precipitate fraction was sonicated with a disruption buffer containing 100 μL of 1% Triton X-100 (TX), and ultracentrifugated under the same conditions (290,000 g, 20 minutes, 4 ° C.). The obtained supernatant was used as a TX soluble fraction, and an SDS sample buffer was added to prepare a sample for electrophoresis. The TX-treated precipitate fraction was sonicated by adding 100 μL of SDS-PAGE sample buffer, and used as a sample for electrophoresis.

得られたすべての画分について13.5 %ゲルを用いたトリス・トリシンSDS-PAGEを行った。電気泳動後、ゲルはポリビニリデンジフルオリド(PVDF)膜に転写したのち、3%ゼラチン溶液でブロッキングを行い、抗GFP抗体(MBL社、2,000倍希釈)、抗αシヌクレイン抗体(1,000倍希釈)あるいは抗タウ抗体(1,000倍希釈)と室温で一晩反応させた。反応後のPVDF膜は、トリス-緩衝食塩水(TBS)で洗浄したのち、ホースラディッシュペルオキシダーゼ標識したマウスIg G(10,000倍希釈)と室温で1時間反応させた。反応後、TBSで膜を洗浄したのち、イムノスター試薬(和光純薬工業)で処理し、エックス線フィルム(富士フィルム)に感光させてバンドを検出した。   Tris-Tricine SDS-PAGE using 13.5% gel was performed on all the obtained fractions. After electrophoresis, the gel was transferred to a polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane, blocked with a 3% gelatin solution, anti-GFP antibody (MBL, diluted 2,000 times), anti-α synuclein antibody (1,000 times diluted) or Anti-tau antibody (1,000-fold dilution) was reacted overnight at room temperature. After the reaction, the PVDF membrane was washed with Tris-buffered saline (TBS), and then reacted with horse radish peroxidase-labeled mouse Ig G (10,000-fold dilution) at room temperature for 1 hour. After the reaction, the membrane was washed with TBS, treated with an immunostar reagent (Wako Pure Chemical Industries), and exposed to an X-ray film (Fuji Film) to detect a band.

GFP-CL1のみを発現させた場合は、細胞内のプロテアソーム活性によりGFP-CL1は分解され、バンドが消失する(図3レーン1)。GFP-CL1とαシヌクレインを共発現させると、GFP-CL1の分解が抑えられバンドが出現する(レーン3)。また、GFP-CL1発現細胞にプロテアソーム阻害剤であるMG132を処理すると、プロテアソーム活性が抑制されてGFP-CL1の分解が阻害されるため、バンドが出現する(レーン2)。以上の結果より、細胞内にαシヌクレインを発現させると、プロテアソーム活性が阻害されることが示される。   When only GFP-CL1 is expressed, GFP-CL1 is decomposed by intracellular proteasome activity and the band disappears (lane 1 in FIG. 3). When GFP-CL1 and α-synuclein are co-expressed, degradation of GFP-CL1 is suppressed and a band appears (lane 3). In addition, when GFP-CL1-expressing cells are treated with MG132, a proteasome inhibitor, the proteasome activity is suppressed and the degradation of GFP-CL1 is inhibited, so that a band appears (lane 2). From the above results, it is shown that proteasome activity is inhibited when α-synuclein is expressed in cells.

細胞内αシヌクレインによるプロテアソーム活性の抑制
細胞内に発現させたαシヌクレインがプロテアソーム活性に影響を及ぼすかどうかについて、αシヌクレインとGFP-CL1をSH-SY5Y細胞に共発現させ、イムノブロット及び共焦点レーザー顕微鏡による解析を行った。
Inhibition of proteasome activity by intracellular α-synuclein To determine whether α-synuclein expressed in cells affects proteasome activity, co-expression of α-synuclein and GFP-CL1 in SH-SY5Y cells, immunoblotting and confocal laser Microscopic analysis was performed.

GFP-CL1のみを発現させた場合(左パネル)、プロテアソームによりGFP-CL1は分解されてしまうため細胞はほとんど蛍光を発しない。GFP-CL1とαシヌクレインを共発現させた場合(右パネル)、左のGFP-CL1のみを発現させた場合よりも多くの細胞が蛍光を発することが示される。これにより、図3のイムノブロットの結果と同様、細胞にαシヌクレインを発現させるとプロテアソーム活性が阻害されることが分かる。   When only GFP-CL1 is expressed (left panel), the cell hardly emits fluorescence because GFP-CL1 is degraded by the proteasome. When GFP-CL1 and α-synuclein are co-expressed (right panel), more cells are shown to fluoresce than when only the left GFP-CL1 is expressed. This shows that proteasome activity is inhibited when α-synuclein is expressed in cells, as in the immunoblot results of FIG.

すなわち、GFP-CL1のみを発現させると、細胞内プロテアソーム活性によりGFP-CL1は分解されてしまうため、GFP-CL1のバンドはほとんど検出されず(図3レーン1)、また、蛍光を発する細胞は少なかった(図4左パネル)。αシヌクレインとGFP-CL1を共発現させた場合では、GFP-CL1のバンドが検出され(図3レーン3)、また、GFP-CL1単独の発現の場合(図4左パネル)よりも蛍光を発する細胞数の顕著な増加が認められた(図4右パネル)。一方、GFP-CL1発現細胞にプロテアソーム阻害剤であるMG132を処理した場合では、GFP-CL1の顕著なバンドが検出された(図3レーン2)。以上の結果は、細胞にαシヌクレインを発現させると、細胞内プロテアソーム活性が阻害されることを示している。   That is, when only GFP-CL1 is expressed, GFP-CL1 is degraded by the intracellular proteasome activity, so almost no GFP-CL1 band is detected (lane 1 in FIG. 3), and the cells that emit fluorescence Less (figure 4 left panel). When α-synuclein and GFP-CL1 were co-expressed, a GFP-CL1 band was detected (Fig. 3, lane 3), and more fluorescent than when GFP-CL1 alone was expressed (Fig. 4, left panel). A significant increase in cell number was observed (FIG. 4, right panel). On the other hand, when GFP-CL1-expressing cells were treated with MG132, a proteasome inhibitor, a remarkable band of GFP-CL1 was detected (FIG. 3, lane 2). The above results indicate that the intracellular proteasome activity is inhibited when α-synuclein is expressed in cells.

αシヌクレインの変異効果がプロテアソーム活性に及ぼす影響
αシヌクレインには発症と連鎖する3種類の変異が存在することが報告されているが(参考文献(3)、(4)、(5))、これらはいずれもin vitroにおいて野生型よりも線維化しやすいことが知られている。またαシヌクレインを構成するアミノ酸配列中の第73〜83残基を欠損させた変異体(Δ73-83)はin vitroで線維化しないことが知られている。これらのαシヌクレインの変異効果が細胞内プロテアソーム活性にどのような影響を及ぼすかどうかについて検討した。
Effect of mutational effects of α-synuclein on proteasome activity α-synuclein has been reported to have three mutations linked to the onset (references (3), (4), (5)), but these All are known to be more fibrotic in vitro than wild type. Moreover, it is known that a mutant (Δ73-83) lacking residues 73 to 83 in the amino acid sequence constituting α-synuclein does not fibrosis in vitro. The effect of the mutational effects of these α-synucleins on intracellular proteasome activity was examined.

今回は3種類の変異のうち、30残基目のAlaがProに変異したA30P及び53残基目のAlaがThrに変異したA53Tを使用した。これらの変異体をそれぞれGFP-CL1と共にSH-SY5Y細胞に共発現させ、3日間培養したのち細胞ライセートを調製して、イムノブロットを行った。   Of the three types of mutations, A30P in which Ala at residue 30 was mutated to Pro and A53T in which Ala at residue 53 was mutated to Thr were used. These mutants were coexpressed with SH-SY5Y cells together with GFP-CL1 and cultured for 3 days, and then cell lysates were prepared and immunoblotted.

結果を図5に示す。図5のレーン1は、GFP-CL1のみを発現させた結果で、プロテアソーム活性によりGFP-CL1は分解されてしまうため、バンドは消失する。野生型のαシヌクレインを共発現させると、プロテアソーム活性が抑制されるため(レーン2)、GFP-CL1のバンドが検出できる。一方、シヌクレインの変異体A30P及びA53Tを発現させると(レーン3、4)、野生型を発現させたレーン2よりもGFP-CL1のバンドが強く検出された。またin vitroで線維化しないデルタ変異体Δ73-83を発現させると、GFP-CL1のバンドはほとんど検出できなかった(レーン5)。   The results are shown in FIG. Lane 1 in FIG. 5 is a result of expressing only GFP-CL1, and GFP-CL1 is degraded by proteasome activity, and thus the band disappears. When wild-type α-synuclein is co-expressed, proteasome activity is suppressed (lane 2), and thus a GFP-CL1 band can be detected. On the other hand, when synuclein mutants A30P and A53T were expressed (lanes 3 and 4), a GFP-CL1 band was detected more strongly than lane 2 in which the wild type was expressed. In addition, when the delta mutant Δ73-83, which does not fibrosis in vitro, was expressed, almost no GFP-CL1 band was detected (lane 5).

以上の結果より、in vitroで野生型よりも線維化しやすい変異型αシヌクレインは、より強くプロテアソーム活性を阻害するが、in vitroで線維化しない変異体はプロテアソーム活性を抑制できないことが明らかとなった。すなわち、シヌクレインによるプロテアソーム活性の抑制は、その線維化しやすさと関連することが示唆された。   These results indicate that mutant α-synuclein, which is more likely to fibrosis in vitro than wild-type, strongly inhibits proteasome activity, but mutants that do not fibrosis in vitro cannot suppress proteasome activity. . That is, it was suggested that the suppression of proteasome activity by synuclein is related to its fibrosis.

タウによるプロテアソーム活性の抑制
実施例4や5と同様に、細胞内に発現させたタウがプロテアソーム活性に影響を及ぼすかどうかについて、イムノブロット法により解析した。
Inhibition of proteasome activity by tau As in Examples 4 and 5, whether tau expressed in cells affects proteasome activity was analyzed by immunoblotting.

GFP-CL1のみを発現させてもそのバンドはほとんど検出されないが(図6レーン1)、αシヌクレインとGFP-CL1を共発現させた場合では、前述のようにGFP-CL1のバンドが検出され(図6レーン2)、またΔ73-83を発現させるとGFP-CL1のバンドはほとんど検出されなかった(図6レーン3)。一方、繰り返し配列が3回あるタウ3R及び4回あるタウ4RをGFP-CL1と共に発現させると、いずれの場合もGFP-CL1バンドは顕著に検出でき(図6レーン4と5)、αシヌクレインと同様に細胞内のタウはプロテアソーム活性を抑制することが明らかとなった。   Even if only GFP-CL1 is expressed, the band is hardly detected (lane 1 in FIG. 6). However, when α-synuclein and GFP-CL1 are co-expressed, the GFP-CL1 band is detected as described above ( In FIG. 6, lane 2) and when Δ73-83 was expressed, almost no GFP-CL1 band was detected (FIG. 6, lane 3). On the other hand, when tau 3R with 3 repeats and tau 4R with 4 repeats were expressed together with GFP-CL1, the GFP-CL1 band was remarkably detected in both cases (lanes 4 and 5 in FIG. 6), and α-synuclein and Similarly, intracellular tau was found to suppress proteasome activity.

αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避する化合物
以上の結果より、細胞にαシヌクレインを発現させると、細胞内プロテアソーム活性が阻害されることが明らかとなった。またその阻害効果は、線維化しやすい変異体ほど強く、線維化しない変異体には阻害効果がほとんど見られないことも明らかとなった。以上より、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害のメカニズムとして、一部のαシヌクレインが細胞内で線維あるいは線維の前段階状態と考えられるオリゴマーあるいはプロトフィブリルを形成し、これらの分子がプロテアソーム活性を抑制している可能性が考えられる。この仮説が正しいとするなら、細胞内でαシヌクレインのオリゴマー化を抑制すればプロテアソーム活性は阻害されないことになる。我々は、in vitroにおいてポリフェノールなどの化合物がαシヌクレインの線維化を抑制することを見出しているが、これらの化合物が、細胞内におけるαシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避するかどうかについて調べた。なお、化合物としては、ポルフィリン化合物であるFerric-dehydroporphyrin IX(2D)及びポリフェノールの一種であるPurpurogallin(2L)、Myricetin(C7)の3種類の化合物を使用した。これらの化合物はいずれも、in vitroにおいてαシヌクレインの線維化を阻害する作用を有する。
Compounds that avoid inhibition of proteasome activity by α-synuclein From the above results, it was revealed that when α-synuclein is expressed in cells, intracellular proteasome activity is inhibited. It was also revealed that the inhibitory effect was stronger for mutants that were more likely to be fibrotic, and that the non-fibrotic mutant had almost no inhibitory effect. Based on the above, as a mechanism for the inhibition of proteasome activity by α-synuclein, some α-synuclein forms fibrils or oligomers or protofibrils that are considered to be the pre-stage state of fibers in cells, and these molecules suppress proteasome activity. Possible possibility. If this hypothesis is correct, proteasome activity is not inhibited if α-synuclein oligomerization is suppressed in the cell. We have found that compounds such as polyphenols inhibit α-synuclein fibrosis in vitro, and examined whether these compounds avoid inhibition of proteasome activity by α-synuclein in cells. As compounds, three types of compounds were used: Ferric-dehydroporphyrin IX (2D), which is a porphyrin compound, and Purpurogallin (2L), Myricetin (C7), which is a kind of polyphenol. All of these compounds have an action of inhibiting α-synuclein fibrosis in vitro.

細胞にαシヌクレインとGFP-CL1を共発現させ、2時間後に終濃度で40μMとなるように上記化合物を培地に添加し、そのまま3日間培養を続けた。3日後に細胞ライセートを調製し抗GFP抗体によるイムノブロットを行った。もし化合物がαシヌクレインによるプロテアソーム阻害を抑制するなら、GFP-CL1は分解されるためGFP-CL1のバンドが消失するが、添加した化合物が何の作用も示さないなら、プロテアソーム活性は阻害されたままなのでGFP-CL1は分解されず、GFP-CL1のバンドは出現する(図7)。このようにGFP-CL1のバンドの出現・消失を指標にして、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避する化合物のスクリーニングを行った。   Α-synuclein and GFP-CL1 were co-expressed in the cells, and after 2 hours, the above compound was added to the medium to a final concentration of 40 μM, and the culture was continued for 3 days. Three days later, cell lysates were prepared and immunoblotted with an anti-GFP antibody. If the compound suppresses the inhibition of proteasome by α-synuclein, GFP-CL1 is degraded and the GFP-CL1 band disappears, but if the added compound has no effect, the proteasome activity remains inhibited. So GFP-CL1 is not degraded and a GFP-CL1 band appears (Figure 7). Thus, screening for compounds that avoid inhibition of proteasome activity by α-synuclein was performed using the appearance and disappearance of the GFP-CL1 band as an index.

その結果を図7に示す。化合物を添加しない場合は、αシヌクレイン発現によりプロテアソーム活性が阻害されたままなのでGFP-CL1は分解されず、GFP-CL1のバンドが検出される(図7レーン2)。40μMの2Dを添加した場合はGFP-CL1のバンドが出現した(同レーン3)。すなわち化合物を加えてもプロテアソーム活性は阻害されたままであり、この化合物には細胞を保護する作用はないといえ、この結果より、2Dにはαシヌクレイン発現によるプロテアソーム活性阻害を抑制する効果はないことが示された。一方、2L及びC7を添加すると、未処理のレーン2の場合と比べて、GFP-CL1のバンド量が激減した(同レーン4及び5)。すなわち、化合物を加えたことにより、シヌクレインによるプロテアソーム活性の阻害がなくなったためバンドが消失したと考えられ、これらの化合物には、αシヌクレインによるプロテアソーム活性阻害を回避させ、細胞死が誘導されないように細胞を保護する効果があることが示された。   The result is shown in FIG. When no compound is added, since proteasome activity remains inhibited by α-synuclein expression, GFP-CL1 is not degraded and a GFP-CL1 band is detected (FIG. 7, lane 2). When 40 μM 2D was added, a GFP-CL1 band appeared (lane 3). In other words, even when the compound was added, the proteasome activity remained inhibited, and it can be said that this compound has no protective effect on the cells. From this result, 2D does not have the effect of suppressing the inhibition of proteasome activity due to the expression of α-synuclein. It has been shown. On the other hand, when 2 L and C7 were added, the amount of GFP-CL1 band was drastically reduced compared to the case of untreated lane 2 (same lanes 4 and 5). In other words, it was thought that the addition of the compound eliminated the inhibition of proteasome activity by synuclein, and thus the band disappeared.These compounds prevented the inhibition of proteasome activity by α-synuclein and prevented cell death from being induced. It was shown that there is an effect to protect.

参考文献
(1) Gilon, T., Chomsky, O., and Kulka, R. G. (1998) Degradation signals for ubiquitin system proteolysis in Saccharomyces cerevisiae. The EMBO J. 17, 2759-2766
(2) Bence, N. F., Sampat, R. M., and Kopit, R. R. (2001) Impairment of the ubiquitin-proteasome system by protein aggregation. Science 292, 1552-1555
(3) Polymeropoulos, M. H., Lavedan, C., Leroy, E., Ide, S. E., Dehejia, A., Dutra, A., Pike, B., Root, H., Rubenstein, J., Boyer, R., Stenroos, E. S., Chandrasekharappa, S., Athanassiadou, A., Papapetropoulos, T., Johnson, W. G., Lazzarini, A. M., Duvoisin, R. C., Iorio, G. D., Golbe, L. I., and Nussbaum, R. L. (1997) Mutation in the alpha-synuclein gene identified in families with Parkinson's disease. Science 276, 2045-2047
(4) Kruger, R., Kuhn, W., Muller, T., Woitalla, D., Graeber, M., Kosel, S., Przuntek, H., Epplen, J. T., Schols, L.,and Riess. O. (1998) Ala30Pro mutation in the gene encoding alpha-synuclein in Parkinson's disease. Nat. Genet. 18, 106-108
(5) Zarranz, J. J., Alegre, J., Gomez-Esteban, J. C., Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I., Vidal, L., Hoenicka, J., Rodriguez, O., Atares, B., Llorens, V., Gomez Tortosa, E., del Ser, T., Munoz, D. G., and de Yebenes, J. G. (2004) The new mutation, E46K, of alpha-synuclein causes Parkinson and Lewy body dementia. Ann. Neurol. 55, 164-73
Reference (1) Gilon, T., Chomsky, O., and Kulka, RG (1998) Degradation signals for ubiquitin system proteolysis in Saccharomyces cerevisiae. The EMBO J. 17, 2759-2766
(2) Bence, NF, Sampat, RM, and Kopit, RR (2001) Impairment of the ubiquitin-proteasome system by protein aggregation. Science 292, 1552-1555
(3) Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A., Pike, B., Root, H., Rubenstein, J., Boyer, R. , Stenroos, ES, Chandrasekharappa, S., Athanassiadou, A., Papapetropoulos, T., Johnson, WG, Lazzarini, AM, Duvoisin, RC, Iorio, GD, Golbe, LI, and Nussbaum, RL (1997) Mutation in the alpha-synuclein gene identified in families with Parkinson's disease. Science 276, 2045-2047
(4) Kruger, R., Kuhn, W., Muller, T., Woitalla, D., Graeber, M., Kosel, S., Przuntek, H., Epplen, JT, Schols, L., and Riess. O. (1998) Ala30Pro mutation in the gene encoding alpha-synuclein in Parkinson's disease. Nat. Genet. 18, 106-108
(5) Zarranz, JJ, Alegre, J., Gomez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I., Vidal, L., Hoenicka, J., Rodriguez, O., Atares, B., Llorens, V., Gomez Tortosa, E., del Ser, T., Munoz, DG, and de Yebenes, JG (2004) The new mutation, E46K, of alpha-synuclein causes Parkinson and Lewy body dementia. Ann Neurol. 55, 164-73

Green fluorescent proteinを用いたシステムを用いた細胞内のプロテアソーム活性を測定する系の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the system which measures the proteasome activity in the cell using the system using Green fluorescent protein. GFPやGFP-CL1を細胞に発現させ、細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した写真である。It is the photograph which expressed GFP and GFP-CL1 in the cell, and observed the cell with the confocal laser microscope. 細胞内αシヌクレインがプロテアソーム活性に影響を及ぼすかどうかについて、GFPの抗体でイムノブロットすることにより確認した結果を示す図である。It is a figure which shows the result confirmed by immunoblotting with the antibody of GFP about whether intracellular alpha synuclein affects proteasome activity. 細胞内に発現したαシヌクレインがプロテアソーム活性を阻害するかどうかについて、細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した写真である。It is the photograph which observed the cell with the confocal laser microscope about whether the alpha synuclein expressed in the cell inhibits proteasome activity. αシヌクレインの変異効果がプロテアソーム活性に影響を及ぼすかどうかを調べるために、公知の3つの変異体をGFP-CL1と共発現させ、イムノブロット解析を行った結果を示す図である。In order to investigate whether the mutation effect of α-synuclein affects the proteasome activity, it is a figure showing the results of immunoblotting analysis by co-expressing three known mutants with GFP-CL1. 細胞内に発現したタウがプロテアソーム活性を抑制するかどうかについて、イムノブロット解析を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the immunoblot analysis about whether the tau expressed in the cell suppresses proteasome activity. in vitroでシヌクレインの線維化を抑制したいくつかの化合物について、イムノブロット解析を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the immunoblot analysis about some compounds which suppressed the fibrosis of synuclein in vitro.

Claims (7)

プロテアソームの機能阻害を抑制する物質をスクリーニングする方法であって、アミロイド線維を形成しうるタンパク質と、配列番号11、配列番号12または配列番号13で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質がC末端側に付加されたGFP、EGFP、rsGFP、YFP、CFP、BFPおよびウミシイタケ由来のGFPからなる群から選択されるいずれか1の標識物質とを発現させた細胞に被験物質を接触させて標識物質のシグナルを検出し、当該検出された標識物質のシグナル強度が、被験物質を接触させなかった対照細胞における標識物質のシグナル強度よりも低下したときは、前記被験物質を、プロテアソームの機能阻害を抑制する物質として選択することを特徴とする、前記方法。 A method for screening a substance that suppresses the inhibition of proteasome function, wherein a protein capable of forming amyloid fibrils and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 13 are located on the C-terminal side A test substance is brought into contact with a cell expressing any one of the labeling substances selected from the group consisting of GFP derived from GFP, EGFP, rsGFP, YFP, CFP, BFP and Renilla, and the signal of the labeling substance is obtained. When the signal intensity of the detected labeling substance detected is lower than the signal intensity of the labeling substance in the control cells not contacted with the test substance, the test substance is used as a substance that suppresses the functional inhibition of the proteasome. Selecting the method. プロテアソームの機能を促進する物質をスクリーニングする方法であって、アミロイド線維を形成しうるタンパク質と、配列番号11、配列番号12または配列番号13で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質がC末端側に付加されたGFP、EGFP、rsGFP、YFP、CFP、BFPおよびウミシイタケ由来のGFPからなる群から選択されるいずれか1の標識物質とを発現させた細胞に被験物質を接触させて標識物質のシグナルを検出し、当該検出された標識物質のシグナル強度が、被験物質を接触させなかった対照細胞における標識物質のシグナル強度よりも低下したときは、前記被験物質を、プロテアソームの機能を促進する物質として選択することを特徴とする、前記方法。 A method for screening a substance that promotes the function of a proteasome, wherein a protein capable of forming amyloid fibrils and a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 13 are added to the C-terminal side The test substance is brought into contact with a cell expressing any one of the labeling substances selected from the group consisting of GFP derived from GFP, EGFP, rsGFP, YFP, CFP, BFP and Renilla, and the signal of the labeling substance is detected. When the signal intensity of the detected labeling substance is lower than the signal intensity of the labeling substance in the control cells not contacted with the test substance, the test substance is selected as a substance that promotes the function of the proteasome. And said method. プロテアソームの機能阻害を抑制する物質が、神経変性疾患の治療に使用されるものである請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the substance that suppresses the inhibition of the function of the proteasome is used for the treatment of a neurodegenerative disease. プロテアソームの機能を促進する物質が、神経変性疾患の治療に使用されるものである請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the substance that promotes the function of the proteasome is used for treatment of a neurodegenerative disease. アミロイド線維を形成しうるタンパク質が、αシヌクレイン、タウ、βアミロイド又はその前駆体、ポリグルタミン及びプリオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the protein capable of forming amyloid fibrils is at least one selected from the group consisting of α-synuclein, tau, β-amyloid or a precursor thereof, polyglutamine, and prion. . 配列番号11、配列番号12または配列番号13で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質が、配列番号11で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質である、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 13 is a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11. . 標識物質がGFPである、請求項1〜6のいずれか1項記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the labeling substance is GFP.
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EP2527434B1 (en) * 2010-01-22 2017-08-09 Japan Science and Technology Agency Probe reagent for measurement of proteolytic activity
WO2012166943A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Biosentinel, Inc. Non-fret botulinum assay
WO2016017039A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 株式会社トランスジェニック Inflammation reporter system
BR112017018728A2 (en) * 2015-03-03 2018-04-17 Fond Telethon vector system for expressing the coding sequence of a gene of interest in a cell, host cell, pharmaceutical composition, method for treating and / or preventing a condition or disease, using a nucleotide sequence of a degradation signal in a system vector and method for decreasing expression of a protein in truncated form
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JP4954382B2 (en) * 2000-05-08 2012-06-13 日本メナード化粧品株式会社 Proteasome activity promoter
FR2822701B1 (en) * 2001-04-03 2005-03-18 Lvmh Rech USE OF ALGAE PHAEODACTYLUM EXTRACT AS A COSMETIC AGENT PROMOTING PROTEASOME ACTIVITY OF SKIN CELLS AND COSMETIC COMPOSITION CONTAINING SAME

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