Regulation of endocytosis and lysosomal traffic by the ubiquitin conjugation system

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation
• Project/Area Number: 24112003
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 駒田 雅之 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10225568)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石戸 聡 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (10273781)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: ユビキチン / 脱ユビキチン化酵素 / ユビキチン結合モチーフ / 受容体ダウンレギュレーション / ストレス顆粒 / 転写因子 / 免疫応答 / MHCクラスII分子

Outline of Annual Research Achievements

１）脱ユビキチン化酵素USP25が、そのユビキチン結合モチーフUIMを介してLys48連結ユビキチン鎖に選択的に結合することにより、Lys48連結ユビキチン鎖に対する切断特異性を獲得することを解明した。さらに、UIMの結合特異性をLys63連結ユビキチン鎖に改変することで、USP25の基質特異性をLys63連結ユビキチン鎖に改変することに成功した（Sci. Rep. 2017、科学新聞で報道）。
２）上皮細胞増殖因子EGF依存的なEGF受容体のユビキチン化について、新たに開発したユビキチン鎖の鎖長決定法と質量分析を組み合わせ、その修飾が主にユビキチン4~6個のつながったLys63連結ポリユビキチン化修飾であることを解明した（東京都医学総合研究所との共同研究、投稿中）。
３）脱ユビキチン化酵素USP5が熱ストレスにより誘導されるストレス顆粒に局在化し、そこで遊離ユビキチン鎖を切断することにより、細胞が熱ストレスから解放された時のストレス顆粒の解消に重要な役割を果たすことを解明した（投稿準備中）。
４）Cushing病で見られる変異USP8がインポーチンと結合して核に局在化し、副腎皮質刺激ホルモンの前駆体タンパク質プロオピオメラノコルチンの遺伝子の転写活性化因子を安定化すること、またグルココルチコイドによるフィードバック抑制を制御する転写コリプレッサーNCoR2の発現量を低下させることを解明した（未発表）。
５）胸腺皮質上皮細胞においてユビキチンリガーゼMARCH-VIIIがMHCクラスII分子をユビキチン化して制御すること、その制御をCD83が抑制することを解明した。また、MHCクラスII分子の恒常的なユビキチン化により樹状細胞のサイトカイン産生能に異常をきたすことから、そのユビキチン化によるプロテオスタシス制御が抗原提示細胞の機能制御に重要であることを解明した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Ludwig-Maximilians-University Munich(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Ludwig-Maximilians-University Munich
• [Int'l Joint Research] National Institute of Health/University of California, San Francisco(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: National Institute of Health/University of California, San Francisco
• [Int'l Joint Research] McGill University/Universite de Montreal(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: McGill University/Universite de Montreal
• [Int'l Joint Research] University of Rome Tor Vergata(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: University of Rome Tor Vergata
• [Int'l Joint Research] The University of Melbourne(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: The University of Melbourne
• [Journal Article] USP15 attenuates IGF-I signaling by antagonizing Nedd4-induced IRS-2 ubiquitination. (2017)
  • Author(s): Fukushima T, Yoshihara H, Furuta H, Hakuno, F, Iemura S-I, Natsume T, Nakatsu Y, Kamata H, Asano T, Komada M, Takahashi S
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 484 Pages: 522-528
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.01.101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tandem UIMs confer Lys48 ubiquitin chain substrate preference to deubiquitinase USP25 (2017)
  • Author(s): Kawaguchi K, Uo K, Tanaka T, Komada M
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Pages: 45037
  • DOI: 10.1038/srep45037
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] MARCH1 E3 ubiquitin ligase dampens the innate inflammatory response by modulating monocyte functions in mice (2017)
  • Author(s): Galbas T, Raymond M, Sabourin A, Bourgeois-Daigneault MC, Guimont-Desrochers F, Yun TJ, Cailhier JF, Ishido S, Lesage S, Cheong C, Thibodeau J
  • Journal Title: J. Immunol. Volume: 198 Pages: 852-861
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1601168
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Deficiency of X-linked protein kinase Nrk during pregnancy triggers breast tumor in mice (2016)
  • Author(s): Yanagawa T, Denda K, Inatani T, Fukushima T, Tanaka T, Kumaki N, Inagaki Y, Komada M
  • Journal Title: Am. J. Pathol. Volume: 186 Pages: 2751-2760
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2016.06.005
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The K48-K63 branched ubiquitin chain regulates NF-kappaB signaling (2016)
  • Author(s): Ohtake F, Saeki Y, Ishido S, Kanno J, Tanaka K
  • Journal Title: Mol. Cell Volume: 64 Pages: 251-266
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.09.014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thymic CD4 T cell selection requires attenuation of March8-mediated MHCII turnover in cortical epithelial cells through CD83 (2016)
  • Author(s): von Rohrscheidt J, Petrozziello E, Nedjic J, Federle C, Krzyzak L, Ploegh HL, Ishido S, Steinkasserer A, Klein L
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume: 213 Pages: 1685-1694
  • DOI: 10.1084/jem.20160316
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ubiquitin ligase MARCH 8 cooperates with CD83 to control surface MHC II expression in thymic epithelium and CD4 T cell selection (2016)
  • Author(s): Liu H, Jain R, Guan J, Vuong V, Ishido S, La Gruta NL, Gray DH, Villadangos JA, Mintern JD
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume: 213 Pages: 1695-1703
  • DOI: 10.1084/jem.20160312
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ubiquitin-mediated fluctuations in MHC class II facilitate efficient germinal center B cell responses (2016)
  • Author(s): Bannard O, McGowan SJ, Ersching J, Ishido S, Victora GD, Shin JS, Cyster JG
  • Journal Title: J. Exp. Med. Volume: 213 Pages: 993-1009
  • DOI: 10.1084/jem.20151682
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] クッシング病において脱ユビキチン化酵素USP8変異体を活性化するプロテアーゼの解析 (2017)
  • Author(s): 浅水謙吾、川口紘平、遠藤彬則、福嶋俊明、金丸周司、駒田雅之
  • Organizer: 第28回 間脳・下垂体・副腎系研究会
  • Place of Presentation: ロシュ・ダイアグノスティックス 本社ビル（東京都港区）
  • Year and Date: 2017-03-11 – 2017-03-11
• [Presentation] 遺伝子変異による脱ユビキチン化酵素USP8の細胞質から核への局在変化とCushing病 (2016)
  • Author(s): 駒田雅之
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • Invited
• [Presentation] 母性Cyclin E-DNMT1新規複合体によるツメガエル尾部形成のエピジェネティックな制御 (2016)
  • Author(s): 田中利明、駒田雅之
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] クッシング病で見られる脱ユビキチン化酵素USP8の変異はバソプレシン受容体V1bの安定化を引き起こす (2016)
  • Author(s): 福嶋俊明、川口紘平、遠藤彬則、駒田雅之
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 脱ユビキチン化酵素USP28はSnailを安定化し、がん細胞の浸潤に寄与する (2016)
  • Author(s): 佐藤晃一、井上靖道、伊藤友香、駒田雅之、林秀敏
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Deubiquitinase USP5 is required for the disassembly of heat-induced stress granules (2016)
  • Author(s): Xuan Xie, Shunsuke Matsumoto, Masayuki Komada
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 脱ユビキチン化酵素USP25のユビキチン結合モチーフはK48ユビキチン鎖に対する切断特異性を規定する (2016)
  • Author(s): 川口紘平、卯尾和音、田中利明、駒田雅之
  • Organizer: 第39回 日本分子生物学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Cushing病におけるUSP8インタラクトーム解析 (2016)
  • Author(s): 駒田雅之
  • Organizer: 第43回 日本神経内分泌学会学術集会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松コングレスセンター（静岡県浜松市）
  • Year and Date: 2016-10-14 – 2016-10-15
  • Invited
• [Presentation] USP8 interactome in Cushing’s disease (2016)
  • Author(s): Masayuki Komada
  • Organizer: IMPROCUSH-2 (Improving Outcome of Cushing’s Syndrome Symposium 2)
  • Place of Presentation: Carl Friedrich von Siemens Stiftung (Munich, Germany)
  • Year and Date: 2016-06-23 – 2016-06-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] Encyclopedia of Signaling Molecules, 2nd Edition (2017)
  • Author(s): Komada M, Reincke M, Theodoropoulou M
  • Total Pages: 4700
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 東京工業大学・駒田研究室 ホームページ
  • URL: http://www.komada-lab.bio.titech.ac.jp
• [Remarks] 東京工業大学・細胞制御工学研究センター ホームページ
  • URL: http://www.rcb.iir.titech.ac.jp
• [Remarks] 東京工業大学・科学技術創成研究院 ホームページ
  • URL: http://www.iir.titech.ac.jp
• [Remarks] 東京工業大学・生命理工学院 ホームページ
  • URL: http://www.educ.titech.ac.jp/bio/
• [Remarks] 兵庫医科大学・石戸研究室 ホームページ
  • URL: http://www.hyo-med.ac.jp/faculty/course/microbiology.html