Study on the physiological significance of ribosome-associated Lysine deacetylase

Research Project

Project/Area Number	19K05944
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	楳原琢哉東京大学, 生物生産工学研究センター, 特任助教 (00415548)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2020-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	翻訳後修飾 / リジンアセチル化 / 脱アセチル化酵素 / リボソーム / 大腸菌
Outline of Research at the Start	近年、原核生物においてもタンパク質中のリジンのアセチル化が数多く発見され、注目されている。一部のアセチル化は生体反応を制御するシグナルとして機能し、その制御に脱アセチル化酵素が関わっていることが示されている。申請者らは最近、大腸菌の脱アセチル化酵素がリボソームと相互作用することを発見した。このことから、この脱アセチル化酵素は翻訳制御や翻訳後のタンパク質品質管理に関わっていると考えられるが、それらの詳細は未解明である。そこで、本研究ではリボソームに局在する大腸菌の脱アセチル化酵素の生理機能を解析し、アセチル化による翻訳制御や翻訳の品質管理の理解へと展開するための分子基盤研究を行う。
Outline of Annual Research Achievements	申請者らはこれまでの研究で、大腸菌は一つの脱アセチル化酵素遺伝子（cobB）からN末端の長さが異なるアイソフォームCobB-LとCobB-Sが発現することを示し、CobB-Lがリボソームと相互作用することを発見した。この結果から、CobB-Lの脱アセチル化活性と翻訳には何らかの関わりがあると推測されるが、その詳細は分かっていない。そこで本研究ではリボソームに局在するCobB-Lの生理機能を解明することを目的とした。本研究は真正細菌のリジンアセチル化修飾の生理的意義やアセチル化ネットワークの理解につながることが期待される。本年度は以下の研究を行った。（1）CobB-Lが標的とするアセチル化修飾の解析大腸菌の野生株、CobB-S発現株（CobB-L欠損株）およびCobB全欠損株に対してアセチローム解析を行い、CobB-Lに感受性のあるアセチル化を網羅的に同定した。安定同位体リジンの取込みを利用したSILAC法を行い、アセチル化の変化を定量的に追跡した。CobB-Lのみの欠損によりアセチル化レベルが上昇したタンパク質を27種類同定した。（2）新生ペプチドに対する脱アセチル化の解析抗生物質耐性タンパク質の活性残基を遺伝暗号拡張法によりアセチルリジンに置換し、CobB-LとCobB-Sが導入したアセチルリジンに対して脱アセチル化活性を示すかどうかを解析した。リボソームに局在するCobB-Lが新生ペプチドに対して活性をもつ場合、タンパク質がフォールディングする前に脱アセチル化すると考えられたが、予想に反してCobB-LとCobB-Sの両者で脱アセチルか活性が見られた。