FAAP20によるK63結合型ポリユビキチン鎖特異的認識の構造的基盤

• Project Area: New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation
• Project/Area Number: 25112505
• 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2014: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2013: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: X線結晶構造解析 / ユビキチン

Outline of Annual Research Achievements

ファンコニ貧血の原因遺伝子として見つかったFanconi anemia (FA)タンパク質群は、DNA損傷の一つであるDNA鎖間架橋を修復する。DNA損傷が生じると、その近傍にはK63結合型Ub鎖が付加される。FAAP20のubiquitin-binding zinc finger (UBZ)ドメインはK63結合型Ub鎖と特異的に相互作用することでFAタンパク質群をDNA損傷箇所へと集積させ、これによりFAタンパク質群がDNA損傷を修復する事が、近年いくつかのグループから報告された。一方、FAAP20はUb化されたDNAポリメラーゼRev1をDNA鎖間架橋箇所へと集積させるために必要という報告もある。いずれにせよ、DNA鎖間架橋修復メカニズムの解明にはFAAP20によるUb結合メカニズムを明らかにする必要があった。本研究ではFAAP20のUBZドメインとK63結合型Ub２量体の複合体の結晶構造解析、さらに変異体を用いた解離定数の測定を行った。
研究成果として、FAAP20とK63結合型Ub２量体の複合体の結晶構造を決定し、FAAP20によるUbの認識機構を明らかとした。さらに、得られた結晶構造を元にした点変異体を用いて、FAAP20とUbおよびM1-、K48-、K63-結合型Ub２量体との解離速度定数の解析を行った。その結果、FAAP20のUBZドメインにはUb鎖特異性は存在しないことが明らかとなった。また、Ubとの結合能を失ったFAAP20は、DNA損傷箇所へと集積出来ない事が細胞内での局在実験で明らかとなった。この成果は「Structural Basis for Ubiquitin Recognition by Ubiquitin-Binding Zinc Finger of FAAP20」というタイトルで、「PLOS ONE」に掲載された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural basis for ubiquitin recognition by ubiquitin-binding zinc finger of FAAP20 (2015)
  • Author(s): Toma, A, Takahashi, T. S., Sato, Y., Yamagata, A., Goto-Ito, S., Nakada, S., Fukuto, A., Horikoshi, Y., Tashiro, S., Fukai, S.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Issue: 3 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120887
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structures of CYLD USP with Met1- or Lys63-linked diubiquitin reveal mechanisms for dual specificity (2015)
  • Author(s): Sato, Y., Goto, E., Shibata, Y., Kubota, Y., Yamagata, A., Goto-Ito, S., Kubota, K., Inoue, J., Takekawa, M., Tokunaga, F. and Fukai, S.
  • Journal Title: Nat. Struct. Mol. Biol. Volume: 22 Issue: 3 Pages: 222-229
  • DOI: 10.1038/nsmb.2970
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Switching and emergence of CTL epitopes in HIV-1 infection (2014)
  • Author(s): Han C, Kawana-Tachikawa A, Shimizu A, Zhu D, Nakamura H, Adachi E, Kikuchi T, Koga M, Koibuchi T, Gao GF, Sato Y, Yamagata A, Martin E, Fukai S, Brumme ZL, Iwamoto A
  • Journal Title: Retrovirology Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of TCR and antigen complexes at an immunodominant CTL epitope in HIV-1 infection (2013)
  • Author(s): Shimizu, A., Kawana-Tachikawa. A., Yamagata, A., Han, C., Zhu, D., Sato, Y., Nakamura, H., Koibuchi, T., Carlson, J., Martin, E., Brumme, C.J., Shi, Y., Gao, G.F., Brumme, Z.L., Fukai, S., Iwamoto, A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Issue: 1 Pages: 3097-3097
  • DOI: 10.1038/srep03097
  • Peer Reviewed
• [Presentation] CYLDによるLys63鎖およびMet1鎖特異的切断機構の構造的基盤 (2014)
  • Author(s): 佐藤裕介
  • Organizer: 日本薬学会
  • Place of Presentation: 熊本大学
• [Presentation] Structural basis for recognition of ubiquitin by UMI domain of RNF168 (2013)
  • Author(s): 佐藤裕介
  • Organizer: THE UBIQUITIN FAMILY
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory
• [Presentation] Structural basis for specific cleavage of Met1- and Lys63-linked polyubiquitin chains by the USP domain of CYLD (2013)
  • Author(s): 佐藤裕介
  • Organizer: International Conference on Structural Genomics 2013
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル札幌