タンパク質タグの付加による細胞内タンパク質の局在・機能変換の構造学的研究

• Project/Area Number: 17028046
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University (2006); Yokohama City University (2005)
• Principal Investigator: 杤尾 豪人 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70336593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白川 昌宏 京都大学, 工学研究科, 教授 (00202119)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥5,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2005: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: ユビキチン / SUMO / 構造生物学 / タンパク質タグ / 翻訳後修飾 / NMR

Research Abstract

タンパク質タグによるタンパク質の修飾の代表的なものとしては、ユビキチン化とSUMO化がある。一般にユビキチンの付加は基質タンパク質の構造変化を伴わないので、ユビキチンとユビキチン結合ドメインの相互作用が鍵となる。一方、SUMOによる修飾は基質タンパク質の構造変化を伴う場合がある。平成17年度に、SUMO化を受けたTDG(Thymine DNA Glycosilase)の結晶構造を決定したが、本年度はその機能変換の詳細を調べるべく研究を行なった。
イソペプチド結合が形成されていないSUMO-1とTDGの複合体はDNA結合活性を保持することが知られている。そこで、この複合体の結晶構造も決定し、両者を比較した。全体的には極めて類似した構造だったが、TDGのα7に違いが見られ、この部分がDNA結合活性に寄与していることが推察できた。
SUMOには四つのアイソフォーム(SUMO-1,2,3,4)が知られ、これらの間に機能的な違いが指摘されている。我々は、SUMO-3とSIM(Sumo Interacting Motif)の相互作用について検討するため、溶液MR法によりSUMO-3と、これに結合するSIM(SUMO Interacting Motif)ペプチドとの複合体の構造決定を行なった。既に決定されているSUMO-1とSIMの複合体構造と比較しSUMOアイソフォーム間におけるSIM認識の差異について明らかにした。亀また、SUMO-3化されたTDGの結晶構造も決定した。

Research Products

• [Journal Article] Magnetic resonance-based visualization of gene expression in mammalian cells using a bacterial polyphosphate kinase reporter gene. (2007)
  • Author(s): Ki S, Sugihara F, Kasahara K, Tochio H, Shirakawa M, Kokubo T
  • Journal Title: Biotechniques 42(2) Pages: 209-215
• [Journal Article] Fine-tuning of protein domain boundary by minimizing potential coiled coil regions (2006)
  • Author(s): Iwaya N, Goda N, Unzai S, Fujiwara K, Tanaka T, Tomii K, Tochio H, Shirakawa M, Hiroaki H
  • Journal Title: J Biomol NMR. 37(1) Pages: 53-63
• [Journal Article] In-cell NMR spectroscopy of proteins inside Xenopus laevis oocytes. (2006)
  • Author(s): Sakai T, Tochio H, Tenno T, Ito Y, Kokubo T, Hiroaki H, Shirakawa M
  • Journal Title: J Biomol NMR. 36(3) Pages: 179-188
• [Journal Article] Heteronuclear multidimensional NMR and homology modelling studies or the C-terminal nucleotide-binding domain of the human mitochondrial ABC transporter ABCB6 (2006)
  • Author(s): Kurashima-Ito K, Ikeya T, Senbongi H, Tochio H, Mikawa T, Shibata T, Ito Y
  • Journal Title: J Biomol NMR. 35(1) Pages: 53-71
• [Journal Article] Crystal structure of SUMO-3-modified thymine-DNA glycosylase. (2006)
  • Author(s): Baba D, Maita N, Jee JG, Uchimura Y, Saitoh H, Sugasawa K, Hanaoka F, Tochio H, Hiroaki H, Shirakawa M
  • Journal Title: J Mol Biol. 359(1) Pages: 137-147
• [Journal Article] A novel magnetic resonance-based method to measure gene expression in living cells. (2006)
  • Author(s): Ki S, Sugihara F, Kasahara K, Tochio H, Okada-Marubayashi A
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 34(6)
• [Journal Article] Structural characterization of the MIT domain from human Vps4b. (2005)
  • Author(s): Takasu, H., Jee, J.G., Ohno, A., Goda, N., Fujiwara, K., Tochio, H., Shirakawa, M., Hiroaki, H.
  • Journal Title: Blochem Biophys Res Commun 334 Pages: 460-465
• [Journal Article] Structure of the UBA domain of Dsk2p in complex with ubiquitin molecular determinants for ubiquitin recognition. (2005)
  • Author(s): Ohno, A., Jee, J., Fujiwara, K., Tenno, T., Goda, N., Tochio, H., Kobayashi, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • Journal Title: Structure 13 Pages: 521-532
• [Journal Article] Molecular mechanism of a temperature-sensitive phenotype in peroxisomal biogenesis disorder. (2005)
  • Author(s): Hashimoto, K., Kato, Z., Nagase, T., Shimozawa, N., Kuwata, K., Omoya, K., Li, A., Matsukuma, E., Yamamoto, Y., Ohnishi, H., Tochio, H., Shirakawa, M., Suzuki, Y., Wanders, R.J., Kondo, N.
  • Journal Title: Pediatr Res 58 Pages: 263-269
• [Journal Article] Crystal structure of thymine DNA glycosylase conjugated to SUMO-1. (2005)
  • Author(s): Baba, D., Maita, N., Jee, J.G., Uchimura, Y., Saitoh, H., Sugasawa, K., Hanaoka, F., Tochio, H., Hiroaki, H., Shirakawa, M.
  • Journal Title: Nature 435 Pages: 979-982
• [Journal Article] Plc1p, Arg82p, and Kcs1p, enzymes involved in inositol pyrophosphate synthesis, are essential for phosphate regulation and polyphosphate accumulation in Saccharomyces cerevisiae. (2005)
  • Author(s): Auesukaree, C., Tochio, H., Shirakawa, M., Kaneko, Y., Harashima, S.
  • Journal Title: J Biol Chem 280 Pages: 25127-25133