SUMO化におけるRING-Type E3リガーゼとE2 UBC9の相互作用機構

• Project/Area Number: 23570217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 何 発虎 独立行政法人理化学研究所, RNA生物学研究チーム, 研究員 (30443021)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: SUMO / ユビキチン / SPリング / PMLリング / NMR / 構造生物学 / Ubc9 / ADPリボシル化 / SP-RING / SUMO E3 ligase hMMS21 / complex structure

Research Abstract

ユビキチン化とSUMO化では、アミノ酸配列の類似したE2酵素(ユビキチン化ではUbc5, Ubc13, SUMO化ではUbc9)にユビキチンおよびSUMOが結合した中間体が生成されE3酵素を通してターゲット特異的にユビキチンあるいはSUMOを結合させる反応が起こる。ユビキチン化ではE3酵素がもつRing-fingerドメインあるいはU-boxドメインがE2酵素と相互作用することにより、E2-E3間の相互作用が担われている。SUMO化にかかわる蛋白質では、Ring-fingerやU-boxと類似した亜鉛結合ドメインをもつにもかかわらずユビキチン化に関わらずに、SUMO化にかかわるものがある。本研究では、このような亜鉛結合ドメインのなかでSP-ringドメインとPMLリングドメインについて、SUMO化反応のなかでどのような働きをしているかについて構造生物学的な解析を行い、ユビキチン化とSUMO化を区別する要因について考察した。高等動物のSP-ringドメインは、構造解析のされていた酵母のSP-ringドメインとは異なる構造をもち、Ubc9の認識を行っていることを明らかにした。また、PML-リングドメインも、いままで、知られていたRing-fingerドメインとは異なる構造をもつことがわかった。PML-リングは、MBPとの融合蛋白質によりSUMO化を受けるが、Ubc9、SUMOとの直接の相互作用は、NMR法によって観測することができず、従来とはことなるSUMO化様式をもつことが考えられる。また、ADP-リボシル化axinのユビキチン化に関係するE3酵素RNF146のもつ新規のWWEドメインについて、ターゲットであるADP-riboseとの複合体解析に取り組み、PARPに存在するWWEドメインとの違いを明らかにすることができた。

Research Products

• [Journal Article] Solution structure of the Splicing Factor Motif (SFM) of the human Prp18 protein (2012)
  • Author(s): He, F., Inoue, M., Kigawa, T., Takahashi, M., Kuwasako, K., Tsuda, K., Kobayashi, N., Terada, T., Shirouzu, M., Tanaka, A., Sugano, S., Guntert, P., Yokoyama, S., Muto, Y.
  • Journal Title: PROTEINS Volume: 80 Pages: 968-974
  • DOI: 10.1002/prot.24003
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural basis of the characteristic interactions between Ubc9 and the SP-RING domain of a human SUMO E3 ligase (2011)
  • Author(s): Fahu He, Noriyuki Matsuda, Mayumi Kimura, Makoto Inoue, Satoru Watanabe, Takushi Harada, Takanori Kigawa, Kengo Tsuda, Kanako Kuwasako, Mari Takahashi, Naohiro Kobayashi, Akiko Tanaka, etc
  • Organizer: BMB2011（第34回日本分子生物学会年会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜