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理学部 化学・生命科学科 |
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Single-Molecule Kinetic Observation of Antibody Interactions with Growing Amyloid β Fibrils
Maho Yagi-Utsumi, Yui Kanaoka, Shogo Miyajima, Satoru G. Itoh, Katsuhiko Yanagisawa, Hisashi Okumura, Takayuki Uchihashi, Koichi Kato
Journal of the american chemical society 2024年10月
掲載種別：研究論文（学術雑誌）
DOI： 10.1021/jacs.4c08841
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Daiki Fukuhara, Satoru G. Itoh, Hisashi Okumura
Biophysics and Physicobiology 20 ( 4 ) n/a - n/a 2023年12月
掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Biophysical Society of Japan
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Dissociation process of polyalanine aggregates by free electron laser irradiation
Hisashi Okumura, Satoru G. Itoh, Heishun Zen, Kazuhiro Nakamura
PLOS ONE 18 ( 9 ) e0291093 - e0291093 2023年09月
掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Public Library of Science (PLoS)
Polyalanine (polyA) disease-causative proteins with an expansion of alanine repeats can be aggregated. Although curative treatments for polyA diseases have not been explored, the dissociation of polyA aggregates likely reduces the cytotoxicity of polyA. Mid-infrared free electron laser (FEL) successfully dissociated multiple aggregates. However, whether the FEL dissociates polyA aggregates like other aggregates has not been tested. Here, we show that FEL at 6.1 μm experimentally weakened the extent of aggregation of a peptide with 13 alanine repeats (13A), and the irradiated 13A exerted lesser cytotoxicity to neuron-like cells than non-irradiated 13A. Then, we applied molecular dynamics (MD) simulation to follow the dissociation process by FEL. We successfully observed how the intermolecular β-sheet of polyA aggregates was dissociated and separated into monomers with helix structures upon FEL irradiation. After the dissociation by FEL, water molecules inhibited the reformation of polyA aggregates. We recently verified the same dissociation process using FEL-treated amyloid-β aggregates. Thus, a common mechanism underlies the dissociation of different protein aggregates that cause different diseases, polyA disease and Alzheimer’s disease. However, MD simulation indicated that polyA aggregates are less easily dissociated than amyloid-β aggregates and require longer laser irradiation due to hydrophobic alanine repeats.
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Maho Yagi-Utsumi, Satoru G. Itoh, Hisashi Okumura, Katsuhiko Yanagisawa, Koichi Kato, Katsuyuki Nishimura
ACS Chemical Neuroscience 14 ( 15 ) 2648 - 2657 2023年07月
掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)
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Ingenuity in performing replica permutation: How to order the state labels for improving sampling efficiency
Daiki Fukuhara, Masataka Yamauchi, Satoru G. Itoh, Hisashi Okumura
JOURNAL OF COMPUTATIONAL CHEMISTRY 44 ( 4 ) 534 - 545 2023年02月
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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計算機シミュレーションによる脂質膜上でのアミロイドベータペプチドの凝集過程の解明
研究課題/領域番号：21K06040 2021年04月 - 2024年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C) 基盤研究(C)
伊藤 暁
配分額：2730000円 （ 直接経費：2100000円 、 間接経費：630000円 ）
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新たなpH一定のシミュレーションによるアミロイドβのオリゴマー形成機構の解明
研究課題/領域番号：16K18531 2016年04月 - 2019年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B)
伊藤 暁
配分額：2990000円 （ 直接経費：2300000円 、 間接経費：690000円 ）
昨年度に引き続きアミロイドベータペプチド（Abeta）の二量体形成に関する研究を行った。二量体形成はAbetaのオリゴマー形成過程の初期過程である。アルツハイマー病との関連が指摘されているオリゴマーがどのように形成されるのかを明らかにする上で、二量体形成の詳細に関する理解は不可欠である。Abetaにはアミノ酸数が40残基のもの（Abeta40）と42残基のもの（Abeta42）があり、Abeta42の方がオリゴマーを形成しやすいことが知られている。二種類のAbetaの二量体形成の違いを調べることで、オリゴマー形成を引き起こす鍵となる要素を明らかにすることができると考える。そのために、Abeta40及びAbeta42のそれぞれに関して、二分子を水中に入れた系のクーロンレプリカ置換分子動力学シミュレーションを行った。昨年度までのシミュレーション結果で、Abeta42の方がAbeta40よりもベータヘアピン構造を形成しやすいことが分かった。今年度は統計量を増やして結果の信頼性を高めるために、追加のシミュレーションを行った。昨年度までの結果と同様に、Abeta42の方がベータヘアピン構造を形成しやすいことを確認しました。さらに、新たにAbeta42の方がベータヘアピンを形成するために重要なアミノ酸残基の特定に成功した。これらの残基を置換することでAbeta42のオリゴマー形成を抑制できると考えており、アルツハイマー病の治療薬開発に重要な知見を与えることができると期待している。
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計算機シミュレーションで探るアミロイドベータペプチドのオリゴマー形成過程
研究課題/領域番号：24740296 2012年04月 - 2015年03月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B)
伊藤 暁
配分額：2340000円 （ 直接経費：1800000円 、 間接経費：540000円 ）
新たなシミュレーション手法として、レプリカ置換法及びハミルトニアンレプリカ置換法の開発に成功した。これらの手法を用いることで従来のシミュレーション手法と比較して生体分子の効率的な構造探索が可能となった。これらの手法を用いてアミロイドベータペプチドのオリゴマー形成過程を原子レベルで調べた結果、アミロイドベータペプチド分子同士が近付くとベータ-ヘアピン構造が増加することが分かった。このような分子内ベータ-シート構造が存在すると、さらに分子同士が近付いた時にアミロイド線維中で見られるような分子間ベータ-シート構造が形成されやすいことが分かった。