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ケモテクノロジーを活用したプレエンプティヴ経路特異的Ubデコーダーの標的識別機構

Publicly Offered Research

Project AreaNew frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies
Project/Area Number 21H00289
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

川原 裕之  東京都立大学, 理学研究科, 教授 (70291151)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
KeywordsChemotechnology / Ubiquitin / UBA domain / Proteasome / Protein degradation / Preemptive QC / BAG6 / UBQLN / ユビキチン / ケモテクノロジー / タンパク質品質管理 / タンパク質分解 / Preemptive
Outline of Research at the Start

BAG6は、その結合ユビキチンデコーダーUBQLN4と共に、リボソームから小胞体へのポリペプチド配送を監視するプレエンプティブ品質管理を差配している。この経路は、凝集性プリオンあるいは変異インシュリン代謝の中核として機能することが判明した。プレエンプティブ品質管理を標的に、神経変性疾患および遅発性1型糖尿病の克服に向けたユビキチン創薬への応用が、現在、課題となっている。そこで本研究では、ERADに比して研究の歴史が浅いプレエンプティブ品質管理を標的に、基質ユビキチン化の中核を成すBAG6複合体の作動機構を、ケモテクノロジーの手法を駆使して解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究期間中、我々は、BAG6には多くのユビキチンデコーダー(ユビキチン結合タンパク質)、並びにユビキチンリガーゼ群が会合していることを見出した。さらに、BAG6が中核となるプレエンプティヴ品質管理の標的として多くの基質タンパク質群を発見し、同品質管理系の機能的重要性を示す多くの研究成果を得ることができた。
・BAG6はRab8ファミリー低分子量Gタンパク質をヌクレオチド依存的に認識し、GDP結合型のみをプロテアソームにリクルートすることを発見した(Takahashi et al., EMBO Rep. 2019)。
・Rab8ファミリー低分子量Gタンパク質のGDP結合型はUBQLN4, ならびにRNF126の働きにより極めて低い存在量に抑えられており、このバランスが崩れると小胞輸送、特に一次繊毛の形成に障害が発生することを新たに見出した(Takahashi et al., iScience. 2023)。
・BAG6を介した小胞輸送の制御系は、インスリン刺激を介して促進されるグルコーストランスポーターの輸送を制御していることも明らかに出来た(Minami et al., Biol. Open 2020)。
・Rhoファミリー低分子量Gタンパク質は、 BAG6によりユビキチンリガーゼとの相互作用がブロックされており、BAG6の機能欠損によりRhoファミリー低分子量Gタンパク質は分解系へのリクルートが亢進することを見出した(Miyauchi et al., Mol. Biol. Cell 2023)。
・障害ミトコンドリアの細胞内輸送に関与することを見出した(Hayashishita et al., FEBS Open Bio., 2019)

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] BAG6 supports stress fiber formation by preventing the ubiquitin-mediated degradation of RhoA.2023

    • Author(s)
      Miyauchi M, Matsumura R, *Kawahara H.
    • Journal Title

      Mol. Biol. Cell.

      Volume: 34 Issue: 4 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1091/mbc.e22-08-0355

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Protein quality control machinery supports primary ciliogenesis by eliminating GDP-bound Rab8-family GTPases.2023

    • Author(s)
      Takahashi T, Shirai J, Matsuda M, Nakanaga S, Matsushita S, Wakita K, Hayashishita M, Suzuki R, Noguchi A, Yokota N, *Kawahara H.
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 26 Issue: 5 Pages: 106652-106652

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106652

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] プレエンプティブ品質管理を介した不良タンパク質のサーベイランスとその意義2021

    • Author(s)
      川原 裕之
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 53 Pages: 179-181

    • NAID

      40022520037

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Pre-emptive quality control machinery supports vesicular trafficking by ubiquitinating GDP-bound Rab-family small GTPases.2022

    • Author(s)
      Hiroyuki Kawahara
    • Organizer
      23rd TMIMS international Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ユビキチン化を介したRabファミリー低分子量Gタンパク質の新しい制御機構2022

    • Author(s)
      川原 裕之
    • Organizer
      日本生化学会 第95回全国大会シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 低分子量Gタンパク質RhoAのユビキチン化を介したストレスファイバー制御の新規メカニズム2022

    • Author(s)
      宮内 真帆, 川原 裕之
    • Organizer
      日本生化学会 第95回全国大会 若手優秀発表賞受賞
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 低分子量Gタンパク質のユビキチン化を介したエクソソーム分泌の新機構2022

    • Author(s)
      白井 詢, 高橋 俊樹, 川原 裕之
    • Organizer
      日本生化学会 第95回全国大会 若手優秀発表賞受賞
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 新合成膜タンパク質の品質管理におけるRabシャペロンの新しい機能2022

    • Author(s)
      川原 裕之
    • Organizer
      新学術領域「ケモユビキチン」第6回領域会議
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ユビキチン化を介したRabファミリー低分子量Gタンパク質の調節機構2022

    • Author(s)
      高橋俊樹、川原裕之
    • Organizer
      新学術領域研究「ケモユビキチン」第4回若手主体発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] The function of the BAG6 complex in regulating lysosomal Rab proteins.2021

    • Author(s)
      S. Nakanaga, T, Takahashi, H. Kawahara
    • Organizer
      日本分子生物学会年会 ワークショップ
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] タンパク質分解を介した低分子量Gタンパク質Rab9aの新しい制御機構2021

    • Author(s)
      白井 詢、川原裕之
    • Organizer
      日本生化学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ユビキチン化を介した低分子量Gタンパク質群の新しい調節機構2021

    • Author(s)
      川原 裕之
    • Organizer
      新学術領域「ケモユビキチン」第5回領域会議
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 東京都立大学理学部細胞生化学研究室webサイト

    • URL

      https://www.biol.se.tmu.ac.jp/labo.asp?ID=celche

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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