新規パルミトイル化酵素群の活性制御機構の解明

• Project/Area Number: 18687008
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences (2007-2008); National Institute for Longevity Sciences,NCGG (2006)
• Principal Investigator: 深田 正紀 National Institute for Physiological Sciences, 細胞器官研究系, 教授 (00335027)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥30,030,000 (Direct Cost: ¥23,100,000、Indirect Cost: ¥6,930,000); Fiscal Year 2008: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2007: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2006: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
• Keywords: 脂質修飾 / パルミトイル化 / 酵素 / シナプス / 細胞内情報伝達 / 蛋白質膜輸送 / 質量分析 / グルタミン酸受容体 / 蛋白質輸送 / 生化学

Research Abstract

パルミトイル化は他の脂質修飾とは異なり可逆的であり、外界刺激依存性にサイクリングしている。これまでに、我々は全23種類からなる新規パルミトイル化酵素群をゲノムワイドに単離し、その機能解析を進めてきた。今年度はパルミトイル化酵素ファミリーの活性制御機構を明らかにするために、DHHCパルミトイル化酵素に結合する蛋白質を脳組織から特異性高く精製し、高感度質量分析装置を駆使してその構成蛋白質を明らかにした。具体的にはDHHC2結合蛋白質としてDHHC20を含む複数の蛋白質を見出した。また、DHHC3結合蛋白質としてintegrinなど複数の膜蛋白質を同定した。さらに、DHHC8,DHHC21に結合する蛋白質を同様の手法を用いて次々に同定しつつある。これらの解析を通じて、パルミトイル化酵素群のサブファミリー特異的な活性制御機構の一端を明らかにした。
一方、我々は前年度までに神経活動の下流でPSD-95パルミトイル化酵素DHHC2の活性がダイナミックに変化することを見出している。今年度はDendra2融合蛋白質を用いたphotoconversion法を駆使して、PSD-95やDHHC2酵素の動態を神経細胞で可視化し、これら蛋白質の動態制御機構を検討した。興味深いことに、神経活動を遮断することによりPSD-95はより膜近傍に集積し、AMPA受容体の恒常性維持に重要な役割を果たしていることを明らかにした。本研究課題は平成20年度科学研究費補助金(若手研究(S))に係る交付内定通知の受理(5月)に伴い、若手研究(S)に専念するため廃止した。

Research Products

• [Journal Article] Discovery of protein-palmitoylating enzymes (2008)
  • Author(s): Tsutsumi, R., et.al.
  • Journal Title: Pflugers Arch-Eur. J. Physiol. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of protein-palmitoylating enzymes. (2008)
  • Author(s): Tsutsumi, R., et. al.,
  • Journal Title: Pflugers Arch-Eur. J. Physiol. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GM1-ganglioside-induced Aβ assembly at synaptic sites of cultured neurons. (2007)
  • Author(s): Yamamoto, N., et. al.,
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta 1768 Pages: 1128-1137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for tubulin recognition by cytoplasmic linker protein 170 and its autoinhibition. (2007)
  • Author(s): Mishima, M., et. al.,
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. 104 Pages: 10346-10351
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Renal defects associated with improper polarization of the CRB and DLG polarity complexes in MALS-3 knockout mice. (2007)
  • Author(s): Olsen, O., et. al.,
  • Journal Title: J. Cell Biol. 179 Pages: 151-164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IQGAP3, a novel effector of Rac1 and Cdc42, regulates neurite outgrowth. (2007)
  • Author(s): Wang, S. et al.
  • Journal Title: J. Cell Sci. 120 Pages: 567-577
• [Journal Article] GM1-ganglioside-induced Aβ assembly at synaptic sites of cultured neurons. (2007)
  • Author(s): Yamamoto, N. et al.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta. (In press)
• [Journal Article] Epilepsy-related ligand/receptor complex LGI1 and ADAM22 regulates synaptic transmission. (2006)
  • Author(s): Fukata Y., et al.
  • Journal Title: Science 313 Pages: 1792-1795
• [Journal Article] Impaired activation and localization of LAT in anergic T cells as a consequence of a selective palmitoylation defect. (2006)
  • Author(s): Hundt, M., et al.
  • Journal Title: Immunity 24 Pages: 513-522
• [Journal Article] Identification of Golgi-localized acyl transferases that palmitoylate and regulate endothelial nitric oxide synthase. (2006)
  • Author(s): Fernandez-Hernando, C., et al.
  • Journal Title: J. Cell Biol. 174 Pages: 369-377
• [Journal Article] GODZ-mediated palmitoylation of GABA-A receptors is required for normal assembly and function of GABAergic inhibitory synapses. (2006)
  • Author(s): Fang, C. et al.
  • Journal Title: J. Neurosci. 26 Pages: 12758-12768
• [Journal Article] Systematic screening for palmitoyl transferase activity of the DHHC protein family in mammalian cells. (2006)
  • Author(s): Fukata, Y. et al.
  • Journal Title: Methods 40 Pages: 177-182
• [Presentation] Novel regulators of AMPA receptor functions. (2008)
  • Author(s): 深田正紀
  • Organizer: 第36回生理研国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] Identification of the epilepsy-related LGI1 multiprotein complex (2008)
  • Author(s): 深田優子, ら
  • Organizer: 第38回生理研国際シンポジウス
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] Activity-dependent regulation of PSD-95 palmitoylation enzymes (2008)
  • Author(s): 則竹淳, ら
  • Organizer: 第38回生理研国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2008-03-18
• [Presentation] ynaptic activity regulates PSD-95 palmitoylating enzymes. (2008)
  • Author(s): 深田正紀
  • Organizer: US-Japan Brain Research Collaborative Program
  • Place of Presentation: Pacific Grove, USA
  • Year and Date: 2008-02-25
• [Presentation] PSD-95パルミトイル化酵素の活性制御機構の解明 (2007)
  • Author(s): 深田正紀, ら
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会、第80回日本生化学会大会合同大会BMB2007
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-15
• [Presentation] 新規リガンドLGIファミリーの神経系における機能 (2007)
  • Author(s): 深田優子, ら
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会、第80回日本生化学会大会合同大会BMB2007
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] Regulation of Gα palmitoylation by DHHC family proteins (2007)
  • Author(s): 堤良平, ら
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of American Society for Cell Biology
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] Regulatory Mechnism of PSD-95 Palmitoylation through P-PAT (2007)
  • Author(s): 則竹淳, ら
  • Organizer: The Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego, USA
  • Year and Date: 2007-11-05
• [Presentation] PSD-95パルミトイル化酵素によるAMPA受容体の動態制御機構 (2007)
  • Author(s): 深田正紀, ら
  • Organizer: 第54回中部日本生理学会、第100回近畿生理学談話会 合同大会
  • Place of Presentation: 津
  • Year and Date: 2007-10-19
• [Presentation] 新規リガンド・受容体LGI1/ADAM22によるシナプス機能制御 (2007)
  • Author(s): 深田優子, ら
  • Organizer: 生理学研究所研究会「シナプス可塑性の分子的基盤」
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2007-06-21
• [Book] 「神経の分化、回路形成、機能発現」PSD-95パルミトイル化脂修飾酵素によるAMPA受容体動熊制御メカニズム (2008)
  • Author(s): 則竹淳, ら
  • Publisher: 蛋白質核酸酵素
• [Book] てんかん関連蛋白質LGI1はシナプス伝達を制御する (2007)
  • Author(s): 深田優子, ら
  • Publisher: 蛋白質核酸酵素
• [Book] The Dynamic Synapse : Molecular Methods in lonotropic Receptor Biology. Protein palmitoylation by DHHC protein family. (2006)
  • Author(s): Fukata, Y. et al.
  • Publisher: The CRC Press
• [Remarks]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/fukata/
• [Remarks]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/fukata/