ＣＹＬＤによるＫ６３結合型および直鎖型ポリユビキチン鎖選択的切断の構造的基盤

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 23117514
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 裕介 東京大学, 放射光連携研究機構, 助教 (50568061)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2011: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: X線結晶構造解析 / ユビキチン / NF-κB

Outline of Annual Research Achievements

脱ユビキチン（Ub）化酵素CYLDは家族性円柱腫症の原因遺伝子産物として同定された癌抑制タンパク質である。CYLDのC末端側に存在するUb-specific protease（USP）ドメインは、NF-kappaB活性化シグナルとして働くLys63結合型および直鎖型ポリUb鎖特異的な切断活性をもち、それ以外のUb鎖に対しては切断活性を有していない。このため、CYLDはNF-kappaBシグナル伝達経路に関与するタンパク質群を特異的に脱Ub化することで、NF-kappaBシグナル伝達を負に制御し癌化を抑制する。従って、CYLDによる癌化抑制のメカニズムの解明にはポリUb鎖の識別機構を明らかとする必要がある。本研究ではCYLDのUSPドメインとK63結合型Ub鎖および直鎖型Ub鎖との複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた切断活性の速度論的解析を行うことで、CYLDによるK63結合型および直鎖型ポリUb鎖の認識、および切断活性の機構を明らかにする。
昨年度の研究成果として、CYLDとLys63結合型Ub2量体、直鎖型Ub6量体、およびUb単量体との複合体の結晶構造を決定した。得られた結晶構造から、CYLDのUSPドメインはUb2量体の2つのUbと同時に相互作用することでUb鎖の識別を行なっていることが明らかとなった。また、得られた結晶構造から、Ubのリンク部分はCYLDの活性残基から大きく離れて結合することが明らかとなった。この結果から、CYLDは一度Ub鎖と相互作用してから、その後さらに構造変化し、Ub鎖を切断するという機構が示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Molecular basis of Lys-63-linked polyubiquitination inhibition by the interaction between human deubiquitinating enzyme OTUB1 and ubiquitin-conjugating enzyme UBC13. (2012)
  • Author(s): Sato Y, Yamagata A, Goto-Ito S, Kubota K, Miyamoto R, Nakada S, Fukai S.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 287(31) Issue: 31 Pages: 25860-8
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.364752
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Get1 stabilizes an open dimer conformation of get3 ATPase by binding two distinct interfaces. (2012)
  • Author(s): Kubota K, Yamagata A, Sato Y, Goto-Ito S, Fukai S.
  • Journal Title: J Mol Biol. Volume: 422(3) Issue: 3 Pages: 366-75
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2012.05.045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific recognition of linear ubiquitin chains by the Npl4 zinc finger(NZF) domain of the HOIL-1L subunit of the linear ubiquitin chain assembly complex (2011)
  • Author(s): Sato, Y., Fujita, H., Yoshikawa, A., Yamashita, M., Yamagata, A., Kaiser, S. E., Iwai, K., Fukai, S
  • Journal Title: Proceedings of National Academy of Science United States of America Volume: 108巻 Issue: 51 Pages: 20520-20525
  • DOI: 10.1073/pnas.1109088108
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Structural Basis for the Posttranslational Membrane insertion by Get3 (2012)
  • Author(s): 山形敦史
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Book] 生化学 (2012)
  • Author(s): 佐藤裕介
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 日本生化学会
• [Remarks] 東京大学放射光連携研究機構構造生物学研究室
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/srro/SRROLifeSciDivJp2/Top.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B0A
• [Remarks]
  • URL: http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3B08