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Ubiquitin independent proteasomal degradation

Research Project

Project/Area Number 20K06568
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

ENDO Akinori  公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 主任研究員 (50796844)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsプロテアソーム / ユビキチン / プロテオミクス / タンパク質分解 / ユビキチン創薬 / 定量プロテオーム解析
Outline of Research at the Start

ユビキチン・プロテアソーム系は、オートファジー・リソソーム系と並ぶ細胞内の二大タンパク質分解システムである。プロテアソームによる選択的なタンパク質の分解制御は、広範な生命現象を制御しており、その破綻は神経変性疾患やがんなどの様々な疾患を引き起こすことがわかってきた。
ユビキチン化と共役したプロテアソームによるタンパク質分解の分子機構について、この20年余の間に爆発的に研究が進展し、その全体像が明らかにされつつある。一方で、ユビキチン化を必要としないプロテアソームによるタンパク質分解について、その規模や分子機構は未だ不明な点が多く、本研究での解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we identified several ubiquitin-independent proteasome substrates (UIS) by proteomic screening. Among them, we found that UIS1 is ubiquitin-independently degraded by proteasomes in vitro and is more efficiently degraded by 20S proteasomes than 26S proteasomes.
In addition, the proteome analysis improved by this project has contributed to many research, such as the molecular mechanism analysis of PROTAC (proteolysis-targeting chimera) and analysis of COVID-19.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プロテアソームは、細胞内の異常タンパク質や不必要なタンパク質を選択的に分解することにより広範な生命現象を制御している。一般的に、プロテアソームはユビキチン化されたタンパク質を選別し分解すると考えられており、ユビキチン化を介さないプロテアソーム分解の分子機構や生物学的な重要性は未だに不明瞭であった。本研究では、それら基質を網羅的に同定し、生化学的な解析を行った。今後はその生物学的の解明など、さらなる発展が期待される。
さらに、本研究課題で改良したプロテオーム解析法は、新たな創薬として注目を浴びているPROTACなどの分子機構解析に非常に有用であることが示された。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] cIAP1-based degraders induce degradation via branched ubiquitin architectures2022

    • Author(s)
      Akizuki Yoshino、Morita Mai、Mori Yuki、Kaiho-Soma Ai、Dixit Shivani、Endo Akinori、Shimogawa Marie、Hayashi Gosuke、Naito Mikihiko、Okamoto Akimitsu、Tanaka Keiji、Saeki Yasushi、Ohtake Fumiaki
    • Journal Title

      Nature Chemical Biology

      Volume: 19 Issue: 3 Pages: 311-322

    • DOI

      10.1038/s41589-022-01178-1

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An attenuated vaccinia vaccine encoding the severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 spike protein elicits broad and durable immune responses, and protects cynomolgus macaques and human angiotensin-converting enzyme 2 transgenic mice from severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 and its variants.2022

    • Author(s)
      Ishigaki H, Yasui F, Nakayama M, Endo A, Yamamoto N, Yamaji K, Nguyen CT, Kitagawa Y, Sanada T, Honda T, Munakata T, Higa M, Toyama S, Kono R, Takagi A, Matsumoto Y, Koseki A, Hayashi K, Shiohara M, Ishii K, Saeki Y, Itoh Y, Kohara M.
    • Journal Title

      Front Microbiol.

      Volume: 13 Pages: 967019-967019

    • DOI

      10.3389/fmicb.2022.967019

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discovery of a Highly Potent and Selective Degrader Targeting Hematopoietic Prostaglandin D Synthase via In Silico Design2021

    • Author(s)
      Yokoo Hidetomo、Shibata Norihito、Endo Akinori、Ito Takahito、Yanase Yuta、Murakami Yuki、Fujii Kiyonaga、Hamamura Kengo、Saeki Yasushi、Naito Mikihiko、Aritake Kosuke、Demizu Yosuke
    • Journal Title

      Journal of Medicinal Chemistry

      Volume: 64 Issue: 21 Pages: 15868-15882

    • DOI

      10.1021/acs.jmedchem.1c01206

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase transition of ubiquitylated proteins triggered by ATP depletion2022

    • Author(s)
      Akinori Endo
    • Organizer
      The 23rd TMIMS International Symposium “New Frontiers in Ubiquitin Proteasome System”
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phase transition of ubiquitylated proteins triggered by ATP depletion2022

    • Author(s)
      Akinori Endo
    • Organizer
      "Ubiquitin New Frontier from Neo-biology to Targeted Protein Degradation"
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞内ATPレベル低下によるユビキチン・プロテアソーム液滴の形成機構2021

    • Author(s)
      遠藤 彬則、田中 啓二、佐伯 泰
    • Organizer
      第94回日本生化学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ユビキチン非依存性プロテアソーム基質の解析2021

    • Author(s)
      佐久間 海帆、遠藤 彬則、千葉 和義、田中 啓二、佐伯 泰
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] RAD23B drives polyubiquitin chain-dependent phase separation of the proteasome2020

    • Author(s)
      遠藤 彬則
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ユビキチン非依存性プロテアソーム基質の解析2020

    • Author(s)
      佐久間 海帆
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 公益財団法人 東京都医学総合研究所 蛋白質代謝研究室

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/pro-meta/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 公益財団法人 東京都医学総合研究所 蛋白質代謝プロジェクト

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/pro-meta/

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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