シグナル伝達を調節するSCFリガーゼ

• Project/Area Number: 12146204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University (2004); Kyushu University (2000-2003)
• Principal Investigator: 畠山 鎮次 (2001-2004) 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (70294973); 小南 欽一郎 (2000) 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (80304830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畠山 鎮次 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教授 (70294973)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥33,100,000 (Direct Cost: ¥33,100,000); Fiscal Year 2004: ¥7,900,000 (Direct Cost: ¥7,900,000); Fiscal Year 2003: ¥8,000,000 (Direct Cost: ¥8,000,000); Fiscal Year 2002: ¥8,300,000 (Direct Cost: ¥8,300,000); Fiscal Year 2001: ¥8,900,000 (Direct Cost: ¥8,900,000)
• Keywords: ユビキチン / ユビキチンリガーゼ / SCF / U-ボックス / U-ボックスタンパク質 / 神経変性疾患 / UFD2 / VCP / NF-κB / カテニン / p27 / Skp2 / タンパク分解 / F-box / Skp1 / Cullin

Research Abstract

SCF複合体の既知の構成分子Skp1、Cul1、Rbx1、F-boxタンパク質等にTAPタグをつけ、TAPシステムによって会合因子を単離する実験系を確立し、マイクロシークエンサー及び質量分析器でそのタンパク質配列を明らかにした。そのなかには転写調節に重要であるTIP120AがSCF複合体構成成分と結合していることが判明した。またSCF^<Fbw7>の機能解析を目的に、Fbw7ノックアウトマウスを作製したところ、心臓奇形等で胎生致死となり、Fbw7が発生学上Notch系のシグナルに関与することを明らかにした。また、Fbw7がリン酸化依存性に癌遺伝子であるMycのユビキチン化及び分解の制御に関与することを報告した。
さまざまなタンパク質合成および修飾ミスにより細胞質で不溶化するタンパク質が存在するが、分子シャペロン等が異常たんぱく質の修復に関与することが報告されている。申請者はもうひとつの異常タンパク質処理メカニズムとしてユビキチン-プロテアソーム系に注目した。つまり、物性が正常にとれないタンパク質をユビキチン化し分解するユビキチンリガーゼの存在を明らかにすることを目的として研究を遂行した。申請者は実際に、タンパク質の品質管理に関する酵素として新たなユビキチンリガーゼ(U-ボックスタンパク質群)を同定し、疾患との関係を解析している。その基質タンパク質や調節タンパク質を同定するために、酵母Two-hybrid法およびTAPシステムによる結合タンパク質の存在をみいだしている。実際に、さまざまな種類のシャペロン群がU-ボックスタンパク質と物理的及び機能的に関わっていることを明らかにした。また、疾患との関係において、特に神経変性疾患(アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン病、筋萎縮性側索硬化症など)にU-ボックスタンパク質が異常タンパク質の分解調節に関与することを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] AIRE functions as an E3 ubiquitin ligase. (2004)
  • Author(s): Uchida, D.
  • Journal Title: J.Exp.Med. 199 Pages: 167-172
• [Journal Article] Molecular clearance of ataxin-3 is regulated by a mammalian E4. (2004)
  • Author(s): Matsumoto, M.
  • Journal Title: EMBO J. 23 Pages: 659-669
• [Journal Article] Phosphorylation-dependent degradation of c-Myc is mediated by the F-box protein Fbw7. (2004)
  • Author(s): Yada, M.
  • Journal Title: EMBO J. 23 Pages: 2116-2125
• [Journal Article] Cytoplasmic ubiquitin ligase KPC regulates proteolysis of p27^<Kip1> at G1 phase. (2004)
  • Author(s): Kamura, T.
  • Journal Title: Nature Cell Biol. 6 Pages: 1229-1235
• [Journal Article] Mouse Fbw7/Sel-10/Cdc4 is required for notch degradation during vascular development. (2004)
  • Author(s): Tsunematsu, R.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279 Pages: 9417-9423
• [Journal Article] Skp2-Mediated Degradation of p27 Regulates Progression into Mitosis. (2004)
  • Author(s): Nakayama K.
  • Journal Title: Dev.Cell 6 Pages: 661-672
• [Publications] Kaneko, C.: "Characterization of the mouse gene for the U-box-type ubiquitin ligase UFD2a."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 300. 297-304 (2003)
• [Publications] Oshikawa, K.: "Preferential interaction of TIP120A with Cul1 that is not modified by NEDD8 and not associated with Skp1."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 303. 1209-1216 (2003)
• [Publications] Nakayama, K.: "Impaired degradation of IkappaB and beta-catenin as a result of targeted disruption of the beta-TrCP1 gene."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 8752-8757 (2003)
• [Publications] Kamura, T.: "Degradation of p57^<Kip2> mediated by SCF^<Skp2>-dependent ubiquitylation."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 10231-10236 (2003)
• [Publications] Uchida, D.: "AIRE functions as an E3 ubiquitin ligase."J.Exp.Med.. 199. 167-172 (2004)
• [Publications] Matsumoto, M.: "Molecular clearance of ataxin-3 is regulated by a mammalian E4."EMBO J.. In press.
• [Publications] Hatakeyama, S.et al.: "U Box proteins as a new family of ubiquitin-protein ligases"J. Biol. Chem.. 276. 33111-33120 (2001)
• [Publications] Murillas, R et al.: "Identification of developmentally expressed proteins that functionally interact with Nedd4 ubiquitin ligase"J. Biol. Chem.. 277. 2897-2907 (2002)
• [Publications] Miyamoto, A.: "Increased proliferation of B cells and autoimmune disease in protein kinase C-delta-deficient mice"Nature. 416. 865-869 (2002)
• [Publications] Nakamichi, I.: "Formation of Mallory body-like inclusions and cell death induced by deregulated expression of keratin 18"Mol. Biol. Cell. 13. 3441-3451 (2002)
• [Publications] Imai, Y.: "CHIP is associated with Parkin, a gene responsible for familial Parkinson's disease, and enhances its ubiquitin ligase activity"Mol. Cell. 10. 297-304 (2002)
• [Publications] Kaneko, C.: "Characterization of the mouse gene for the U-box type ubiquitin ligase UFD2a"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 300. 297-304 (2003)
• [Publications] Kamizono, S. et al.: "The SOCS box of SOCS-1 accelerates ubiquitin-dependent proteolysis of TEL-JAK2"J. Biol. Chem.. 276. 12530-12538 (2001)
• [Publications] Ageta, H. et al.: "Regulation of the level of Vesl-1S/Homer-la proteins by ubiquitin proteasome proteolytic system"J. Biol. Chem.. 276. 15893-15897 (2001)
• [Publications] Hatakeyama, S. et al.: "U Box proteins as a new family of ubiquitin-protein ligases"J. Biol. Chem.. 276. 33111-33120 (2001)
• [Publications] Xiang, Z. et al.: "Essential role of the Pro-survival bcl-2 homolog Al in mast cell survival following allergic activation"J. Exp. Med.. 194. 1561-1569 (2001)
• [Publications] Hara, T. et al.: "Degradation of p27^<KiP1> at the G0-G1 transition mediated by a Skp2-independent ubiquitination pathway"J. Biol. Chem.. 276. 48937-48943 (2001)
• [Publications] Murillas, R et al.: "Identification of developmentally expressed proteins that functionally interact with Nedd4 ubiquitin ligase"J. Biol. Chem.. 277. 2897-2907 (2002)
• [Publications] Yamano H. et al.: "The spike of S-phase cyclin Cig2 expression at the G1-S border in fission yeast requires both APC and SCF ubiquitin ligases."Mol.Cell. 6. 1377-1387 (2000)
• [Publications] Yamanaka A. et al.: "Cell cycle-dependent expression of mammalian E2-C regulated by the anaphase-promoting complex/cyclosome."Mol.Biol.Cell. 11. 2821-2831 (2000)
• [Publications] Osaka F. et al.: "Covalent modifier NEDD8 is essential for SCF ubiquitin-ligase in fission yeast."EMBO J.. 19. 3475-3484 (2000)
• [Publications] Tojima Y. et al.: "NAK is an IkB-activating kinase."Nature. 404. 778-782 (2000)
• [Publications] Nakayama K. et al.: "Targeted disruption of Skp2 results in accumulation of cyclin E and p27Kip1, polyploidy and centrosome overduplication."EMBO J.. 19. 2069-2081 (2000)
• [Publications] Ishida,N et al.: "Phosphorylation at serine 10, a major phosphorylation site of p27Kip1, increases its protein stability."J Biol.Chem.. 275. 25146-25154 (2000)
• [Publications] 小南欽一郎: "実験医学"羊土社. 218 (2000)