2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation |
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| Project/Area Number |
24112009
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
水島 恒裕 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (90362269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 龍一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (50240833)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | タンパク質 / ユビキチン / 構造生物学 / 分子認識 / Ｘ線化粧構造解析 |
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| Research Abstract |
ユビキチンによる翻訳後修飾は、多彩な生命現象の制御において中核的な役割を果たしており、ユビキチン鎖による修飾は遺伝情報を飛躍的に増幅している。ユビキチン修飾による生命現象の調節はユビキチン鎖を認識する識別タンパク質、合成を行うユビキチンリガーゼ、除去の役割を担う脱ユビキチン化酵素に加え、多様な連結様式によりタンパク質機能を調節するユビキチン鎖により行われており、その反応機構を理解することを目指し、これらタンパク質の構造解析を行った。
研究代表者グループは、赤痢菌が感染時に宿主の免疫系を制御するために分泌するエフェクタータンパク質である、OspIと宿主内の基質タンパク質Ubc13の複合体構造をＸ線結晶構造解析により決定し、その構造と機能に関する研究成果をJournal of Molecular Biology誌に発表した。本研究成果はFeatured communicationおよび表紙に選出された。
また、領域内共同研究によりSCFユビキチンリガーゼFBG3の構造をSkp1-FBG3複合体として決定し、構造既知のファミリータンパク質Fbs1と比較することにより、その機能の違いを考察した。さらに、ユビキチンリガーゼKeap1と複数の結合タンパク質の複合体構造を決定した。
研究分担者のグループは領域内共同研究進め、直鎖状ユビキチンがＮＦκ経路を制御する際の鍵となるNEMOタンパク質とユビキチン分子の複合体の結晶構造を明らかにし、論文発表を行った。さらに、BAG6タンパク質とUbl4aの複合体の結晶構造解析に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ユビキチン経路を制御する赤痢菌の感染戦略を、それに関わる酵素を複合体状態で構造解析し、立体構造情報をもとに機能解析を行うことにより、明らかにした。また、分解以外の役割を持つ直鎖状ユビキチン鎖とNEMOタンパク質の複合体構造を明らかにした。これらの研究成果は論文として報告した。研究成果は当初計画したユビキチン経路の関わる新たな役割を構造生物学的に示すものである。
さらに、本領域発足後に開始した領域内共同研究からKeap1とp62やKeap1とNrf2の複合体構造解析に成功するとともに、他のユビキチン結合タンパク質やユビキチンリガーゼの結晶化が順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は多様な連結様式によりタンパク質機能を調節する、ユビキチン鎖に関わるタンパク質群を、構造生物学的手法を用いて解析することにより、ユビキチン修飾により制御された生命現象の理解を目指すものである。
これまでの研究によりOspIの特異的な基質認識機構を明らかにしたことから、その修飾により制御される免疫系の阻害機構を構造生物学的手法を用いて解析する。さらに、赤痢菌エフェクターにはOspI以外にもユビキチン経路を制御する複数のタンパク質が存在している。そこで、それらのエフェクターIpaHの構造解析を行う。また、BAG6の複合体結晶構造に基づき、変異体の作成とその解析を進めており、それらをとりまとめて論文発表を行う。
これらの研究と共に、領域内の共同研究により複数種類のユビキチンリガーゼ、ユビキチン結合タンパク質、脱ユビキチン化酵素の発現系構築に取り組んでおり、構造解析に適した条件を決定するため、標的タンパク質の機能領域の特定、高発現条件の決定、精製系の構築を共同で進め、構造解析を目指す計画である。
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[Journal Article] Kinetic, Thermodynamic and Structural Characterizations of Association between Nrf2-DLGex Degron and Keap1.2014
Author(s)
Fukutomi, T., Takagi, K., Mizushima, T., Ohuchi, N., and Yamamoto, M.
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Journal Title
Moll Cell Biol.
Volume: 34
Pages: 832-846
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Phosphorylation of p62 activates the Keap1-Nrf2 pathway during selective autophagy.2013
Author(s)
Ichimura, Y., Waguri, S., Sou, Y., Kageyama, S., Hasegawa, J., Ishimura, R., Saito, T., Yang, Y., Kouno, T., Fukutomi, T., Hoshii, T., Hirao, A., Takagi, K., Mizushima, T., Motohashi, H., Lee, M., Yoshimori, T., Tanaka, K., Yamamoto, M., Komatsu, M.
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Journal Title
Mol Cell
Volume: 51
Pages: 618-631
DOI
Peer Reviewed
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