新生鎖による小胞体レドックス制御－新生鎖による還元力の獲得

• Project Area: Nascent-chain Biology
• Project/Area Number: 15H01545
• 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: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 潮田 亮 京都産業大学, 総合生命科学部, 研究助教 (30553367)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 小胞体 / ERdj5 / タンパク質品質管理 / レドックス / カルシウム / 小胞体品質管理 / カルシウムホメオスタシス / 小胞体関連分解

Outline of Annual Research Achievements

我々は、小胞体で初めて還元活性に特化した還元酵素ERdj5を発見し、小胞体関連分解における分解基質のジスルフィド結合を還元し、再び一本のポリペプチド鎖にすることによって小胞体からサイトゾルへ効率よく逆行輸送させていることを示した（R. Ushioda et al. Science 2008、R. Ushioda et al. Mol. Biol. Cell. 2013）。また我々はERdj5全長の結晶構造を解き（M.Hagiwara et al. Mol. Cell 2011）、構造解析を基盤としたより詳細な分子メカニズムの解明に貢献してきた。さらに研究期間内で、ERdj5の新しい機能として、小胞体内腔のカルシウム調節にも関わることを明らかにし（R. Ushioda et al. PNAS 2016）、小胞体内腔の還元酵素の重要性を高めた。本研究では、ERdj5の還元メカニズムに関して新生鎖に着目し、小胞体に挿入された新生鎖の還元力が小胞体のレドックス環境に与える影響、およびERdj5の還元力の供給に着目して研究を行ってきた。ジスルフィド結合依存的クロスリンカーDVSFを用いることで、これまで同定された結合タンパク質とは異なるタンパク質を同定した（K.Araki et al. Anal. Biochem 2017）。ERdj5との結合タンパク質を同定し、酸化酵素Ero1が新生鎖からERdj5の電子の移行を仲介している可能性が強く示唆された。また、結合サイトの同定にも成功し、両タンパク質のドッキングシュミレーションでは構造的にも電子伝達の可能性を示唆するデータを得ることが出来た。

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

• [Int'l Joint Research] University of Cambridge(United Kingdom)
• [Journal Article] A crosslinker-based identification of redox relay targets (2017)
  • Author(s): Araki K, Ushioda R, Kusano H, Tanaka R, Hatta T, Fukui K, Nagata K, Natsume T
  • Journal Title: Anal. Biochem. Volume: 1;520 Pages: 22-26
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.12.025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The highly dynamic nature of ERdj5 is key to efficient elimination of aberrant protein oligomers through ER-associated degradation (2017)
  • Author(s): Maegawa, K., Watanabe, S., Noi, K., Okumura, M., Amagai, Y., Inoue, M., Ushioda, R., Nagata, K., Ogura, T. and Inaba, K.
  • Journal Title: Structure Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition) (2016)
  • Author(s): Klionsky DJ., Abdelmohsen K., Abe A., Abedin MJ.,Inomata M., et al.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 1-222
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Redox-assisted regulation of Ca2+ homeostasis in the endoplasmic reticulum by disulfide reductase ERdj5 (2016)
  • Author(s): R. Ushioda, A. Miyamotod, M. Inoue, S. Watanabe, M. Okumurae, K. Maegawa, K. Uegaki, S. Fujii, Y. Fukuda, M. Umitsu, J. Takagi, K. Inaba, K. Mikoshibad, and K. Nagata
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 113(41) Issue: 41 Pages: 6055-6063
  • DOI: 10.1073/pnas.1605818113
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Deletion of the Collagen-specific Molecular Chaperone Hsp47 Causes Endoplasmic Reticulum Stress-mediated Apoptosis of Hepatic Stellate Cells. (2015)
  • Author(s): Kawasaki K, Ushioda R, Ito S, Ikeda K, Masago Y, Nagata K
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 290 Issue: 6 Pages: 3639-3646
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.592139
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Retarded PDI diffusion and a reductive shift in poise of the calcium depleted endoplasmic reticulum (2015)
  • Author(s): Avezov E, Konno T, Zyryanova A, Chen W, Laine R, Crespillo-Casado A, Melo E, Ushioda R, Nagata K, Kaminski CF, Harding HP, Ron D
  • Journal Title: BMC Biol. Volume: 13(1):2 Issue: 1 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1186/s12915-014-0112-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Regulation of proteostasis and Calcium homeostasis in the endoplasmic reticulum by the disulfide reductase ERdj5 (2017)
  • Author(s): Ryo Ushioda
  • Organizer: ER & REDOX meeting
  • Place of Presentation: Homburg (Germany)
  • Year and Date: 2017-04-26
• [Presentation] 新規小胞体チオレドキシン様タンパク質ERp18の亜鉛結合依存的な活性制御 (2016)
  • Author(s): 堤智香、上垣日育、山下龍志、潮田亮、永田和宏
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] ERdj5とBiPの共役による酸化的フォールディング触媒機構の解明 (2016)
  • Author(s): 大村圭一、奥村正樹、前川憲一、金村進吾、井上道雄、潮田亮、永田和宏、稲葉謙次
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 小胞体カルシウムポンプSERCA2bの活性制御機構の解析 (2016)
  • Author(s): 柳澤孝俊、井上道雄、作田菜奈美、潮田亮、永田和宏、稲葉謙次
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • Author(s): Ryo Ushioda
  • Organizer: 日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • Author(s): Ryo Ushioda
  • Organizer: 日本生化学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25
• [Presentation] 小胞体恒常性維持のためのレドックス制御 (2016)
  • Author(s): 潮田亮
  • Organizer: 酸化ストレス学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2016)
  • Author(s): Ryo Ushioda
  • Organizer: 酸化ストレス学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] Four cysteines in the ER-luminal loop of IP3R1 are essential both for the channel formation and for the channel activity (2016)
  • Author(s): Shohei Fujii, Ryo Ushioda, Kazuhiro Nagata
  • Organizer: Cold Spring Harbor Meeting, Protein Homeostasis in Health & Disease
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor (USA)
  • Year and Date: 2016-04-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Maintenance for ER homeostasis through disulfide reductase, ERdj5 (2015)
  • Author(s): Ryo Ushioda, Kazuhiro Nagata
  • Organizer: JST CREST-PRESTO joint international symposium
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都・文京区）
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] 小胞体レドックスによるカルシウム調整機構の解明 (2015)
  • Author(s): 藤井唱平、潮田亮、永田和宏
  • Organizer: 「新生鎖の生物学」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: たかみや瑠璃倶楽リゾート（山形県・蔵王）
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] 小胞体内腔還元酵素ERdj5の還元メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 上垣日育、潮田亮、永田和宏
  • Organizer: 「新生鎖の生物学」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: たかみや瑠璃倶楽リゾート（山形県・蔵王）
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] ERdj5-mediated ER homeostatic mechanism (2015)
  • Author(s): Ryo Ushioda
  • Organizer: Redox Club Meeting
  • Place of Presentation: Venice, Italy
  • Year and Date: 2015-04-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] 別冊・医学のあゆみ レドックスUPDATE －ストレス制御の臨床医学・健康科学 (2015)
  • Author(s): 潮田亮、永田和宏
  • Total Pages: 341
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Remarks] 京都産業大学 永田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/index-j.html
• [Remarks] プロフィール（潮田）永田研究室ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/ushioda_profile.html
• [Remarks] 京都産業大学 永田研ホームページ 潮田プロフィール
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~nagata/ushioda_profile.html