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Artificial regulation of selective protein degradation in cellular crowding systems

Publicly Offered Research

Project AreaChemical Approaches for Miscellaneous / Crowding Live Systems
Project/Area Number 18H04544
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

伊野部 智由  富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (50568855)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords細胞内タンパク質分解 / プロテアソーム / Unstructured領域 / ユビキチン-プロテアソーム系 / 抗体 / タンパク質分解 / ユビキチン / 細胞内蛋白質分解 / 分子夾雑
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではUnstructured領域に注目した以下の分解制御方法の開発を行った。
まずUnstructured領域結合抗体による新規分解抑制方法の開発を行った。既に確立している細胞内でも働くことができる小型抗体を用いることにより、その抗体の抗原配列をUnstructured領域にもつモデル蛋白質のプロテアソームによる分解を、in vitro及びin vivoで阻害できることを確かめた。そこで前立腺ガンで分解が亢進するNKX3.1を対象に、そのC末端の分解誘導性Unstructured領域に対する小型抗体を、無細胞ディスプレイ技術を用いて還元的環境で取得した。取得した抗体は確かにC末端分解誘導配列に結合することができた。さらに取得した抗体は、その結合能に応じて、PC3前立腺ガン細胞中のNKX3.1の分解を抑えることを明らかにした。
次に分解誘導性Unstructuredペプチドの標的蛋白質への選択的ケミカルラベリングにより、分解を誘導できるか検証を行った。まずは分解誘導性Unstructured領域をもつユビキチンによるポリユビキチン化が、基質蛋白質の分解を促進することを確認した(Inobe et al. BBRC, 2018)。次に分解誘導性ペプチドを直接標的蛋白質に取り付けるために、Spy-tag/Spy-catcherシステムを用いることにした。このシステムを用いて、細胞夾雑環境でもモデル蛋白質(Spy-catcher)に、Spy-tagを融合した分解誘導性ペプチドを付加できるようになった。さらにこの分解誘導性ペプチドが付加されたSpy-catcherは、プロテアソームにより分解されることを確認している。
以上で開発した蛋白質分解制御方法を利用することにより、将来的には蛋白質分解異常が原因となる病気の治療が可能になると見込まれる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Unstructured領域から始まるプロテアソームによる蛋白質分解2020

    • Author(s)
      伊野部 智由
    • Journal Title

      日本応用酵素協会誌

      Volume: 54 Pages: 19-24

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Proteasome-mediated protein degradation is enhanced by fusion ubiquitin with unstructured degron2018

    • Author(s)
      Inobe Tomonao、Tsukamoto Masayuki、Nozaki Miyuki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 501 Issue: 4 Pages: 948-954

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.05.088

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] N-Acyldopamine induces aggresome formation without proteasome inhibition and enhances protein aggregation via p62/SQSTM1 expression2018

    • Author(s)
      Matsumoto Gen、Inobe Tomonao、Amano Takanori、Murai Kiyohito、Nukina Nobuyuki、Mori Nozomu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-018-27872-6

    • NAID

      120006988003

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] GFPを用いた26Sプロテアソームのハイスループットアッセイシステムの開発2019

    • Author(s)
      山本 啓暉,伊野部 智由
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] プロテアソームの分解は基質タンパク質の電荷の違いに依存する2019

    • Author(s)
      大沼 幸平,伊野部 智由
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 基質タンパク質の電荷の違いがプロテアソームの分解に与える影響2019

    • Author(s)
      大沼幸平、伊野部智由
    • Organizer
      平成30年度生物物理学会中部支部講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of proteasomal degradation.2018

    • Author(s)
      Inobe Tomonao
    • Organizer
      The 18th KIAS Conference on “Protein Structure and Function”
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Proteasome-mediated protein degradation is enhanced by fusion ubiquitin with unstructured degron2018

    • Author(s)
      Inobe Tomonao、Tsukamoto Masayuki、Nozaki Miyuki
    • Organizer
      第18回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Regulation of proteasomal degradation by utilizing the unstructured region.2018

    • Author(s)
      Inobe Tomonao、Takahashi Kazunobu、Tsukamoto Masayuki
    • Organizer
      International Symposium on “Proteins; from the Cradle to the Grave”
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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