高感度定量プロテオミクスを用いたユビキチンリガーゼ基質探索

• Project Area: Proteolysis in the Regulation of Biological Processes
• Project/Area Number: 21025025
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松本 雅記 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60380531)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80291508)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2009: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: プロテオミクス / タンパク質分解 / ユビキチン化

Research Abstract

ゲノム情報の解読により、ユビキチン化の基質特異性を決定する酵素であるユビキチンリガーゼ(E3)が多数存在することが示されたが、これらのE3によっていかなる基質分子がユビキチン化を受けるかという基本的な事象が未解決であり、この疑問を解くことはユビキチン化が如何にして生命現象を制御するかを知る上で極めて本質的である。昨年度の研究で変異を導入することで基質とは結合するがユビキチン化能を欠失した変異型ユビキチンリガーゼと野生型ユビキチンリガーゼに結合するタンパク質を安定同位体標識法を用いて定量的に比較/同定するシステムを構築した。
本方法によって、F-boxタンパク質であるFbw7の新規基質候補としてKlf5やOASISなどの転写因子を同定した。これらの基質候補分子に対して検証実験を行ったところ、確かに野生型Fbw7に比べて変異体への結合が強くなること、Fbw7の過剰発現によってユビキチン化や分解が亢進すること、さらにはノックダウンによってこれらの基質候補分子の分解が抑制されることが判明し、これらの転写因子がFbw7の生理的基質であることが明らかとなった。さらにはKlf5やOASISが関わる生命現象(それぞれ、骨分化や脂肪細胞分化)においてFbw7が重要な役割をになっていることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Proteome of ubiquitin/MVB pathway : possible involvement of iron-induced ubiquitylation of transferrin receptor in lysosomal degradation (2011)
  • Author(s): Tachiyama R, Ishikawa D, Matsumoto M, Nakayama KI, Yoshimori T, Yokota S, Himeno M, Tanaka Y, Fujita H.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 16 Pages: 448-466
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fbxw7-dependent degradation of Notch is required for control of stemness and neuronal-glial differentiation in neural stem cells. (2011)
  • Author(s): Matsumoto A, Onoyama I, Sunabori T, Kageyama R, Okano H, Nakayama KI.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Large-scale proteomic analysis of tyrosine phosphorylation induced by TCR or BCR activation reveals new signaling pathways. (2009)
  • Author(s): Matsumoto, M., Oyamada, K., Takahashi, H., Sato, T., Hatakeyama, S., Nakayama, K.I.
  • Journal Title: Proteomics 9 Pages: 3549-3563
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fbxo45 forms a novel ubiquitin ligase complex and is required for neuronal development (2009)
  • Author(s): Saiga, T., Fukuda, T., Matsumoto, M., Tada, H., Okano, Okano, H., Nakayama KI.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. 29 Pages: 3529-3543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleolar structure and function are regulated by the deubiquitylating enzyme USP36. (2009)
  • Author(s): Endo, A., Matsumoto, M., Inada, T., Yamamoto, A., Nakayama, K.I., Kitamura, N., Komada, M.
  • Journal Title: J.Cell Sci. 122 Pages: 678-686
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 定量プロテオミクスが拓く生命科学研究の新展開 (2010)
  • Author(s): 松本雅記
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] 定量リン酸化プロテオミクスによるシグナル伝達の包括的解析 (2009)
  • Author(s): 松本雅記、小山田浩二、中山敬一
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 定量リン酸化プロテオミクスによるシグナル伝達の包括的解析 (2009)
  • Author(s): 松本雅記
  • Organizer: 蛋白質化学会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Remarks]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/saibou/index.html