プロテアソームによる新生鎖分解の分子シャペロンによる制御

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 15H01531
• 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: University of Toyama
• Principal Investigator: 伊野部 智由 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (50568855)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2016: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: Unstructured領域 / プロテアソーム / 分子シャペロン / 新生鎖 / リボソーム品質管理 / 蛋白質分解

Outline of Annual Research Achievements

１，Unstructured 領域結合分子シャペロンによるプロテアソームの新生鎖分解の阻害
本年度は異常新生鎖の分解制御に関わる分子シャペロンの研究に挑んだ。翻訳に何らかのエラーがあり翻訳伸長反応が止まってしまった異常新生鎖には、CAT-tailとよばれるUnstructured領域が取り付けられることが知られている。申請者はまず、異常新生鎖のC末端に見られるCAT-tailや塩基性アミノ酸より構成されるUnstructured領域の、プロテアソームによる分解に与える影響を調べた。その結果、塩基性アミノ酸残基には分解誘導効果はないものの、CAT-tailには強い分解誘導効果があることを明らかにした。このCAT-tailは分子シャペロンSis1と相互作用すると報告されているので、Sis1による分解阻害作用も検証している。

２，プロテアソームによる蛋白質分解を制御する「人工シャペロン」の開発
Unstructured領域への分子の結合や修飾（修飾化合物、リガンド、抗体）により、Unstructured領域の性質が変わり、分解が制御可能であることをこれまでに明らかにしている (Takahashi et al. (2015) ACS Chem. Biol.)。これを踏まえ、より汎用的にターゲット蛋白質選択的な分解阻害を可能にする細胞内抗体の利用を検討した。まずは既に確立した小型抗体断片Nanobodyを用い、Unstructured領域に抗原配列をもつモデル蛋白質の分解を阻害できるか確かめた。その結果、精製蛋白質を用いたin vitroの実験において、Nanobodyによりモデル蛋白質の分解が抑制できることを示した。さらに細胞内でNanobodyとモデル蛋白質を共発現し、小型抗体によるモデル蛋白質の分解抑制効果を検証している。

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

• [Int'l Joint Research] テキサス大学オースチン校(米国)
• [Journal Article] Conserved sequence preferences contribute to substrate recognition by the proteasome (2016)
  • Author(s): Yu, H., Singh Gautam AK., Wilmington, S., Wylie, D., Martinez-Fonts, K., Kago, G., Warburton, M., Chavali, S., Inobe, T., Finkelstein, I., Babu, MM., and Matouschek, A.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Issue: 28 Pages: 14526-39
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.727578
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rapamycin-induced oligomer formation system of FRB-FKBP fusion proteins (2016)
  • Author(s): Inobe, T. and Nukina, N.
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: 121 Issue: 1 Pages: 40-46
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2015.12.004
  • NAID: 40020885821
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proteasomal degradation of damaged polyubiquitin (2016)
  • Author(s): Inobe, T. and Nozaki, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 471 Issue: 1 Pages: 34-40
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.02.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel method for the high-throughput production of phosphorylation site-specific monoclonal antibodies (2016)
  • Author(s): Nobuyuki Kurosawa, Yuka Wakata, Tomonao Inobe, Haruki Kitamura, Megumi Yoshioka, Shun Matsuzawa, Yoshihiro Kishi & Masaharu Isobe
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 25174-25174
  • DOI: 10.1038/srep25174
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] N-terminal coiled-coil structure of ATPase subunits of 26S proteasome is crucial for proteasome function (2015)
  • Author(s): Inobe, T. and Genmei, R.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Issue: 7 Pages: e0134056-e0134056
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0134056
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regulation of proteasomal degradation modulating an unstructured proteasomal initiation region of a substrate (2015)
  • Author(s): Takahashi, K., Matouschek, A. and Inobe, T.
  • Journal Title: ACS Chem. Biol. Volume: 10 Issue: 11 Pages: 2537-2543
  • DOI: 10.1021/acschembio.5b00554
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Artificial regulation of p53 function by modulating its assembly (2015)
  • Author(s): Inobe, T., Nozaki, M. and Nukina, N.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 467 Issue: 2 Pages: 322-327
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.09.162
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of the 26S proteasome by peptide mimics of the coiled-coil region of its ATPase subunits (2015)
  • Author(s): Inobe, T. and Genmei, R.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 468 Issue: 1-2 Pages: 143-150
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.10.144
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regulation of protein degradation. (2016)
  • Author(s): Inobe, T.
  • Organizer: The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • Place of Presentation: Tsukuba
  • Year and Date: 2016-11-25
  • Invited
• [Presentation] Regulation of proteasomal degradation by molecular chaperone. (2016)
  • Author(s): Inobe, T., and Takahashi, K.
  • Organizer: Nascent Chain Biology Meeting 2016
  • Place of Presentation: Lake Kawaguchi
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] プロテアソームによる新生鎖の分解制御 (2016)
  • Author(s): 伊野部智由
  • Organizer: 第16回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2016-06-07
  • Invited
• [Remarks] 富山大学 工学部 生命工学科 タンパク質システム工学研究室
  • URL: http://inobelab.wordpress.com