新規LUBAC結合性ユビキチンリガーゼの機能解析

• Project Area: New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation
• Project/Area Number: 15H01172
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka City University (2016); Gunma University (2015)
• Principal Investigator: 徳永 文稔 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (00212069)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2016: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 酵素 / タンパク質 / 細胞・ 組織 / シグナル伝達 / 蛋白質 / 免疫学 / 細胞・組織 / 生理活性

Outline of Annual Research Achievements

これまで我々は、HOIL-1L、HOIP、SHARPINのサブユニットからなるユビキチンリガーゼ複合体(LUBAC)がユビキチンのN末端を介する新規「直鎖状ユビキチン鎖」を生成することで、免疫や炎症応答に中枢的な役割を果たすシグナルNF-κB伝達経路を制御することを明らかにしており、現在その生理的・病理的役割の解明を進めている。
本新学術領域研究でまず我々は、IκBキナーゼの制御サブユニット(NEMO)で見出された直鎖状ユビキチン鎖結合性ドメイン（UBANドメイン）を含有するoptineurin(OPTN)に着目した。OPTNの遺伝子変異は緑内障や筋萎縮性側索硬化症(ALS)を引き起こすが、我々はOPTNの緑内障型変異ではなくALS型変異ではOPTNのNF-κB活性抑制能が喪失することを見いだした。このOPTNのNF-κB活性抑制にはUBANドメインを介して直鎖状ユビキチン鎖に結合することが重要であり、我々は共結晶構造解析によりOPTN-UBANと直鎖状ユビキチン結合の詳細な分子基盤を明らかにした(Nakazawa S. et al., Nat.Commun. 2016)。さらにLUBACは、炎症性サイトカイン(TNF-α)によって引き起こされるアポトーシスの過程で、HOIPがカスパーゼによって限定分解を受け、これに伴ってN末端部の脱ユビキチン化酵素結合部位を含む活性抑制的領域とC末端部ユビキチンリガーゼ領域に分割されること、NEMOに加えてFADDがLUBACの基質であり、アポトーシスの過程でこれら基質タンパク質の直鎖状ユビキチン化が減弱することを見出した(Goto E. & Tokunaga F., BBRC. 2017)。これらの解析からLUBACや直鎖状ユビキチン鎖生成の生理的重要性の一端が明らかになった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] HTLV-1 Tax induces formation of the active macromolecular IKK complex by generating Lys63- and Met1-linked hybrid polyubiquitin chains. (2017)
  • Author(s): Shibata Y, Tokunaga F, Goto E, Komatsu G, Gohda J, Saeki Y, Tanaka K, Takahashi H, Sawasaki T, Inoue S, Oshiumi H, Seya T, Nakano H, Tanaka Y, Iwai K, and Inoue J.
  • Journal Title: PLoS Pathog. Volume: 13 Issue: 12 Pages: e1006162-e1006162
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1006162
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reduced SHARPIN and LUBAC formation may contribute to CCl4- or acetaminophen-induced liver cirrhosis in mice. (2017)
  • Author(s): Yamamotoya T, Nakatsu Y, Matsunaga Y, Fukushima T, Yamazaki H, Kaneko S, Fujishiro M, Kikuchi T, Kushiyama A, Tokunaga F, Asano T, and Sakoda H.
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 18 Issue: 2 Pages: 326-326
  • DOI: 10.3390/ijms18020326
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ER stress in the pathogenesis of pretibial dystrophic epidermolysis bullosa. (2017)
  • Author(s): Hattori M, Shimuzu A, Oikawa D, Kamei K, Kaira K, Ishida-Yamamoto A, Nakano H, Sawamura D, Tokunaga F, and Ishikawa O.
  • Journal Title: Br. J. Dermatol. Volume: 印刷中 Issue: 4 Pages: e92-e93
  • DOI: 10.1111/bjd.15342
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Decreased linear ubiquitination of NEMO and FADD on apoptosis with caspase-mediated cleavage of HOIP. (2017)
  • Author(s): Goto E and Tokunaga F.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 485 Issue: 1 Pages: 152-159
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.02.040
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Linear ubiquitination is involved in the pathogenesis of optineurin-associated amyotrophic lateral sclerosis. (2016)
  • Author(s): Nakazawa S, Oikawa D, Ishii R, Ayaki T, Takahashi H, Takeda H, Ishitani R, Kamei K, Takeyoshi I, Kawakami H, Iwai K, Hatada I, Sawasaki T, Ito H, Nureki O, and Tokunaga F.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 7 Issue: 1 Pages: 12547-12547
  • DOI: 10.1038/ncomms12547
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural and functional analysis of DDX41: a bispecific immune receptor for DNA and cyclic dinucleotide. (2016)
  • Author(s): Omura H, Oikawa D, Nakane T, Kato M, Ishii R, Ishitani R, Tokunaga F, and Nureki O.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 34756-34756
  • DOI: 10.1038/srep34756
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel autosomal recessive mutation of DSG4 causes monilethrix through the ER stress response. (2015)
  • Author(s): Madoka Kato, Akira Shimizu, Yoko Yokoyama, Kyoichi Kaira, Yutaka Shimomura, Akemi Ishida-Yamamoto, Kiyoko Kamei, Fuminori Tokunaga, and Osamu Ishikawa
  • Journal Title: J. Invest. Dermatol. Volume: 135 Issue: 5 Pages: 1253-1260
  • DOI: 10.1038/jid.2015.12
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] LUBAC Formation Is Impaired in the Livers of Mice with MCD-Dependent Nonalcoholic Steatohepatitis. (2015)
  • Author(s): Matsunaga Y, Nakatsu Y, Fukushima T, Okubo H, Iwashita M, Sakoda H, Fujishiro M, Yamamotoya T, Kushiyama A, Takahashi S, Tsuchiya Y, Kamata H, Tokunaga F, Iwai K, Asano T.
  • Journal Title: Mediators Inflamm. Volume: 2015 Issue: 1 Pages: 125380-125380
  • DOI: 10.1155/2015/125380
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Structural Differences between a Glycoprotein Specific F-Box Protein Fbs1 and Its Homologous Protein FBG3. (2015)
  • Author(s): Kumanomidou T, Nishio K, Takagi K, Nakagawa T, Suzuki A, Yamane T, Tokunaga F, Iwai K, Murakami A, Yoshida Y, Tanaka K, Mizushima T.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10 Issue: 10 Pages: e0140366-e0140366
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0140366
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A20 targets caspase-8 and FADD to protect HTLV-I-infected cells. (2015)
  • Author(s): Saitoh Y, Hamano A, Mochida K, Kakeya A, Uno M, Tsuruyama E, Ichikawa H, Tokunaga F, Utsunomiya A, Watanabe T, Yamaoka S
  • Journal Title: Leukemia Volume: 30 Issue: 3 Pages: 716-726
  • DOI: 10.1038/leu.2015.267
  • Peer Reviewed
• [Presentation] コムギ無細胞タンパク質アレイ解析によって見出された、NEMO結合性新規DUBのNF-κB制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 高橋宏隆, 桑田翔平, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-02
• [Presentation] コムギ無細胞ヒト20,000種プロテインアレイを基盤とした直鎖状ポリユビキチン鎖結合タンパク質の探索 (2016)
  • Author(s): 中島達朗, 高橋宏隆, 徳永文稔, 澤崎達也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシィフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] コムギ無細胞系を基盤としたヒトの脱ユビキチン化酵素(DUB)プロテインアレイを用いたポリユビキチン基質特異性解析 (2016)
  • Author(s): 桑田翔平,岡田健吾, 高橋宏隆, 後藤栄治, 徳永文稔, 澤崎達也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-12-01
• [Presentation] Optineurinの直鎖状ユビキチン鎖結合性と筋萎縮性側索硬化症 (2016)
  • Author(s): 徳永文稔
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシィフコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症(ALS)における直鎖状ユビキチン鎖の寄与 (2016)
  • Author(s): 徳永文稔
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-26
  • Invited
• [Presentation] 直鎖状ユビキチン鎖による炎症・免疫シグナル制御とその破綻による疾患 (2016)
  • Author(s): 徳永文稔
  • Organizer: 第67回日本電気泳動学会総会
  • Place of Presentation: 釧路市観光国際交流センター（北海道釧路市）
  • Year and Date: 2016-08-27
  • Invited
• [Presentation] Generalized verrucosis caused by a GATA2 deficiency. (2015)
  • Author(s): Hattori M, Shimizu A, Amano H, Ishikawa O, Mitsui T, Kaira K, Oikawa D, Tokunaga F, Nakano H, and Sawamura D.
  • Organizer: 第41回日本研究皮膚科学会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2015-12-11
• [Presentation] 直鎖状ユビキチン鎖産生酵素(LUBAC)の新規調節因子の同定と免疫・炎症制御 (2015)
  • Author(s): 阿部貴則、及川大輔、高橋宏隆、澤崎達也、徳永文稔
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] T細胞受容体(TCR)を介したNF-κB活性化機構におけるLUBACの関与 (2015)
  • Author(s): 後藤栄治、徳永文稔
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 直鎖状ユビキチン鎖を介したNF-κB活性化を制御する脱ユビキチン化酵素の探索 (2015)
  • Author(s): 片山雄貴、後藤栄治、徳永文稔
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] コムギ無細胞系を基盤としたインタラクトーム解析に向けた脱ユビキチン化酵素プロテインアレイの構築 (2015)
  • Author(s): 土居耕介、高橋宏隆、後藤栄治、徳永文稔、澤崎達也
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] コムギ無細胞ヒト20,000種プロテインアレイを基盤とした直鎖状ユビキチン鎖結合タンパク質の探索 (2015)
  • Author(s): 中島達朗、高橋宏隆、竹田浩之、徳永文稔、澤崎達也
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 脱ユビキチン化酵素CYLDを分解し、がん化を促進するE3リガーゼの同定・解析 (2015)
  • Author(s): 上松篤史、高橋宏隆、竹田浩之、徳永文稔、山田六平、宮崎洋平、澤崎達也
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 非アルコール性脂肪性肝炎におけるLUBAC形成傷害の解析 (2015)
  • Author(s): 松永泰花、中津祐介、福嶋俊明、大久保博史、岩下未咲、迫田秀之、藤城緑、山本屋武、櫛山暁史、高橋伸一郎、土谷佳弘、鎌田英明、徳永文稔、岩井一宏、浅野知一郎
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] コムギ無細胞系を基盤とした脱ユビキチン化酵素CYLDおよびOTULINの阻害剤開発 (2015)
  • Author(s): 山中聡士、高橋宏隆、徳永文稔、澤崎達也
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Optineurin遺伝子変異に伴うALS発症における直鎖状ポリユビキチン鎖の寄与 (2015)
  • Author(s): 及川大輔、中澤世識、石井亮平、綾木孝、石谷隆一郎、伊東秀文、濡木理、徳永文稔
  • Organizer: 第10回臨床ストレス応答学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-11-06
• [Presentation] Optineurinによる直鎖状ポリユビキチン鎖結合を介したNF-κBとアポトーシス制御 (2015)
  • Author(s): 及川大輔、石井亮平、中澤世識、石谷隆一郎、濡木理、徳永文稔
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] Linear ubiquitin-binding by optineurin regulates NF-κB activation and apoptosis. (2015)
  • Author(s): Tokunaga F
  • Organizer: 15th International TNF Conference
  • Place of Presentation: Ghent, Belgium
  • Year and Date: 2015-05-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] Protein modifications in pathogenic dysregulation of signaling (2015)
  • Author(s): Tokunaga F
  • Total Pages: 348
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 大阪市立大学大学院医学研究科分子病態学
  • URL: http://osaka-cu-1seika.umin.jp/
• [Remarks] 大阪市立大学大学院医学研究科
  • URL: http://www.med.osaka-cu.ac.jp/departments/bunshi-pathobiochemistry.shtml
• [Remarks] 群馬大学生体調節研究所
  • URL: http://www.imcr.gunma-u.ac.jp/#main-slider/1
• [Remarks] 群馬大学生体調節研究所分子細胞制御分野
  • URL: http://molcellbiol.imcr.gunma-u.ac.jp