小胞体表面の異常タンパク質の感知とERAD-CおよびUPRの誘導機構の解析

• Project/Area Number: 20059003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 久下 周佐 Tohoku University, 大学院・薬学研究科, 准教授 (50186376)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2008: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: ストレス / 蛋白質 / 酸化ストレス / 小胞体ストレス / ウイルス / C型肝炎ウイルス / Core蛋白質 / 出芽酵母

Research Abstract

本研究では、C型肝炎ウイルス(HCV)コアタンパク質による小胞体ストレス誘導機構の解析を行った。HCVコアタンパク質はマウス肝臓やヒト肝細胞に発現させると小胞体ストレス応答(UPR)を誘導したり、脂質代謝異常を誘導することから、HCVの病態に深く寄与すると考えられているがその分子機構は未解明である。そこで、本研究者らはモデル真核生物として出芽酵母細胞を用いHCVコアの発現が小胞体ストレス応答(UPR)機構の解析を行った。HCVコアは酵母細胞に発現した場合も細胞質および小胞体表面に分布しUPRを誘導する。小胞体外のタンパク質がなぜ小胞体内腔タンパク質の蓄積などにより誘導されるUPRを誘導するのか?この疑問を解明するために、まずコア発現細胞内のカルボキシペプチダーゼ(CPY)の輸送様式を観察した。CPYは小胞体内に合成・プロセスされた後に、小胞輸送によりゴルジ体を介して液胞に輸送されるので、これらのオルガネラ間の輸送を追跡することが可能である。その結果、HCVコアがCPYの小胞体-ゴルジ間の輸送(COPII輸送)を阻害することが判明した。次に、小胞体内で正確な立体構造がとれずに小胞体関連分解(ERAD)により分解処理されるCPY変異体(CPY)を用いて解析した結果、コアの発現はCPY*の分解速度を低下させることが明らかとなった。これらの結果は、コアは小胞体の細胞質側に表面に分布・作用することで、小胞体表面で起こるCOPII小胞輸送の開始やERADの過程で起こる小胞体内腔から細胞質への逆向性輸送を阻害し小胞体内腔のタンパク質蓄積につなげる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Peroxiredoxin Ahp1 acts as a receptor for alkylhydroperoxides to induce disulfide bond formation in the Cad1 transcription factor (2010)
  • Author(s): Iwai K, Naganuma A, Kuge S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 285 Pages: 10597-10604
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] siRNA-mediated AMPKa1 subunit gene PRKAA1 silencing enhances methylmercury toxicity in HEK293 cells (2010)
  • Author(s): Hwang GW, Tobita M, Takahashi T, Kuge S, Kita K, Naganuma A.
  • Journal Title: Journal of Toxicological Science 35(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of the novel F-box protein Ymr258c confers resistance to methylmercury in Saccharomyces cerevisiae (2009)
  • Author(s): Hwang GW, Wada N, Kuge S, Naganuma A.
  • Journal Title: Journal of Toxicological Science 34 Pages: 413-416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A major peroxiredoxin-induced activation of Yap1 transcription factor is mediated by reduction-sensitive disulfide bonds and reveals a low level of transcriptional activation (2009)
  • Author(s): Tachibana T, Okazaki S, Murayama A, Naganuma A, Nomoto A, Kuge S.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A major peroxiredoxininduced activation of Yapi transcription factor is mediated by reductionsensitive disulfide bonds and reveals a low level of transcriptional activation (2009)
  • Author(s): Tachibana T, Okazaki S, Murayama A, Naganuma A, Nomoto A, Kuge S
  • Journal Title: J Biological Chemistry 284 Pages: 4464-4472
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 酸化ストレスや代謝に応答したパーオキシレドキシン誘導性レドックスシグナルの感知と伝達 (2010)
  • Author(s): 久下周佐、橘剛、岩井健太、永沼章
  • Organizer: 第83回日本薬理学会、シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2010-03-16
• [Presentation] ERに分布するHCV CoreによるERストレス誘導機構の解析 (2009)
  • Author(s): 佐藤直子、菊地純一、柿沼秀明、永沼章、久下周佐
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 酵母細胞内で発現したHCVコア蛋白質の分解はHSP90による抑制される (2009)
  • Author(s): 稲吉康孝、久保田直子、永沼章、久下周佐
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] 有機酸メタボロミクスによる糖代謝のレドックス制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 久下周佐、橘剛、岩井健太、大賀拓史、永沼章
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会、ワークショップ「メタボロミクスが解き明かす代謝生物学」
  • Place of Presentation: 横浜(口頭発表)
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] レドックスシグナルの感知・伝達機構 (2009)
  • Author(s): 久下周佐
  • Organizer: 第178酵母細胞研究会例会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-04
• [Presentation] Peroxiredoxin-induced sensing and transduction of redox signal in response to oxidative stress in yeast cells (2009)
  • Author(s): Shusuke Kuge, Kenta Iwai, Tsuyoshi Tachibana, Akira Naganuma
  • Organizer: olecular mechanism of environmental response to food and oxygen III
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-02-09
• [Presentation] Redox regulation of Pykl, a rate-limiting enzyme in glycolysis, by a major peroxiredoxin Tsal in yeast cells (2009)
  • Author(s): Tsuyoshi Tachibana, Akira Naganuma, Shusuke Kuge
  • Organizer: Molecular mechanism of environmental response to food and oxygen III
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-02-09
• [Presentation] Peroxiredoxin Ahp 1 induces disulfide bond formation in Cadl transcripti on factor in response to alkvlhvdroneroxide stress (2009)
  • Author(s): Kenta Iwai ; Akira Naganuma, Shusuke Kuge
  • Organizer: Molecular mechanism of environmental response to food and oxygen III
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-02-09
• [Presentation] Peroxiredoxin-induced sensing and transduction of redox signal in response to oxidative stress in yeast cells (2008)
  • Author(s): Shusuke Kuge, Kenta Iwai, Tsuyoshi Tachibana, Akira Naganu ma
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 糖代謝律速酵素Pyk1のペルオキシレドキシンTsa1によるレドックス制御 (2008)
  • Author(s): 橘剛、永沼章、久下周佐
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] ペルオキシレドキシンAhp1依存的ジスルフィド結合形成とsumo化修飾による酵母転写因子Cad1の制御機構 (2008)
  • Author(s): 岩井健太、永沼章、久下周佐
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 酸化ストレスの動的レドックスセンシング (2008)
  • Author(s): 久下周佐
  • Organizer: フォーラム2008衛生薬学・環境トキシコロジー
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-10-18
• [Presentation] レドックスセンシングにおけるチオール-ジスルフィド交換反応のダイナミクス (2008)
  • Author(s): 久下周佐
  • Organizer: 第8回日本蛋白質科学会年会ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-06-12
• [Presentation] 酸化ストレスの動的レドックスセンシング (2008)
  • Author(s): 久下周佐
  • Organizer: 第18回酵母合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Remarks]
  • URL: http://www.pharm.tohoku.ac.jp/seitai/Group%20Site/Kuge/Kuge%2Ogroup.Html