ユビキチンホメオスタシスの制御機構

• Project Area: Regulation of signal transduction by post-translational modifications and its pathogenic dysregulation
• Project/Area Number: 23117529
• 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: Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 木村 洋子 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 主任研究員 (80291152)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: ユビキチン / VCP / 脱ユビキチン化酵素 / エンドソーム / Cdc48 / ミトコンドリア / IBMPFD / ホメオスタシス / VCP/Cdc48 / 神経変性疾患 / Ufd3(Doa1) / タンパク質分解

Outline of Annual Research Achievements

ユビキチンは細胞内に豊富に存在するタンパク質であるが、細胞の環境や状態に応じて激しく変動し、適切な量になるように調節されている。ユビキチン量が過不足なく調節されていること（ユビキチンホメオスタシス）は、生命活動の維持に重要である。最近私達は、ユビキチンホメオスタシスの制御機構の一つとして、出芽酵母では細胞内のユビキチンレベルが、脱ユビキチン化酵素Doa4とそのインヒビターRfu1によって制御されているという新たな仕組みを発見した(Cell, 2009)。さらに今年度は、Doa4の正の制御因子であるBro1が、Doa4の負の制御因子であるRfu1のエンドソーム局在と熱ショック時の分解を直接結合することによって制御することを明らかにした　(投稿中)。
ユビキチンのホメオスタシスを維持する機構は未知の点が多く、さらに解明することも研究の目標である。VCP(酵母ではCdc48)はユビキチン関連シャペロンであるAAA+ ATPaseである。VCPの幾つかのコファクターの変異はユビキチンのホメオスタシスに影響を与えることが報告されている。そこでVCPとそのコファクターの機能を調べるために、哺乳類細胞を用いてミトコンドリアストレスの効果を調べた。前年度、哺乳類のParkin 発現細胞ではミトコンドリアストレスによって正常型VCPはミトコンドリアに動くが、疾患型のVCPではミトコンドリアへの移行が著しく抑えられることが明らかにした。今年度はコファクターの機能を調べ、コファクターUfd1がVCPの移行に重要な働きをしていることを示唆する結果を得た。

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] Rescue of growth defects of yeast cdc48 mutants by pathogenic IBMPFD-VCPs. (2012)
  • Author(s): Takata T et al.
  • Journal Title: J. Str. Biology Volume: 173 Issue: 2 Pages: 93-103
  • DOI: 10.1016/j.jsb.2012.06.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Huntingtin aggregation kinetics and their pathological role in a Drosophila Huntington’s disease model. (2012)
  • Author(s): Weiss K, Kimura Y., Lee W, and Littleton T.
  • Journal Title: Genetics Volume: 190 Issue: 2 Pages: 581-600
  • DOI: 10.1534/genetics.111.133710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脱ユビキチン化酵素酵素の制御機構 (2011)
  • Author(s): 木村洋子
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 29 Pages: 1945-1949
• [Presentation] Dynamics of normal and pathogenic p97/VCP upon mitochondria stress (2013)
  • Author(s): Yoko Kimura, Akira Kakizuka, and Keiji Tanaka.
  • Organizer: 1st International Symposium on Protein Modifications in Pathogenic Dysregulation of Signaling.
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 疾患型VCPは酵母cdc48変異体の増殖欠損を抑圧する (2012)
  • Author(s): 高田尚寛、木村洋子、大沼洋平、川脇純子、柿山幸恵、田中啓二、垣塚彰
  • Organizer: 第45回酵母遺伝学フォーラム
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-09-05
• [Presentation] escue of growth defects of yeast cdc48 mutants by pathogenic IBMPFD-VCPs. (2012)
  • Author(s): Kimura Y., Takata, T., Kakizuka A., and Tanaka K.
  • Organizer: FASEB Summer Research Conference （Ubiquitin and Cellular Regulation）
  • Place of Presentation: Vermont Academy, Saxtons River, Vermont, USA
  • Year and Date: 2012-06-24
• [Presentation] ミトコンドリアストレスにおける変異VCPの動態解析 (2012)
  • Author(s): 木村洋子、垣塚彰 田中啓二
  • Organizer: 第８５回日本生化学会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] ミトコンドリアストレスにおけるVCPの動態解析 (2012)
  • Author(s): 木村洋子
  • Organizer: 学術領域[修飾シグナル病]若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 湯河原
• [Presentation] Dynamics of normal and pathogenic p97/VCP upon mitochondira stress (2011)
  • Author(s): Yoko Kimura, Akira Kakizuka Keiji Tanaka
  • Organizer: The 9th International Conference on AAA proteins
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2011-11-09
• [Presentation] 単量体のユビキチン量を制御する因子Rfu1の制御機構 (2011)
  • Author(s): 木村洋子、川脇純子、下田鮎美、柿山幸恵、田中啓二
  • Organizer: 第44回酵母遺伝学フォーラム
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] Regulatory mechanism of ubiquitin homeostasis (2011)
  • Organizer: 「奈良先端未来開拓コロキウム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 奈良(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-31
• [Remarks] 東京都医学総合研究所蛋白質代謝研究室 木村洋子
  • URL: http://www.igakuken.or.jp/pro-meta/studies/kimura.html