2014 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線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ユビキチン鎖により制御される生命現象の反応機構の解析を目指し、構造生物学的な手法を用いた研究を行った。
研究代表者グループは、赤痢菌などの病原性細菌が感染時に宿主の免疫系や細胞接着に関連するタンパク質を阻害するために分泌するエフェクターの中で、ユビキチン経路を標的とするOspIとIpaHの構造解析を行った。OspIは宿主のユビキチン結合酵素Ubc13を脱アミド化することでTRAF6の活性化を阻害するエフェクターであり、これまでに野生型およびC62A変異体の立体構造を決定した。本酵素の詳細な触媒活性機構の理解およびUbc13の脱アミド化によりTRAF6の活性化はどのように阻害されているかを理解するため、OspI C62S変異体、脱アミド化状態のUbc13の結晶構造をそれぞれ、2.20Å、2.65Å分解能で決定した。また、ユビキチンリガーゼであるKeap1の基質認識ドメインであるKeap1 DCドメインと基質であり酸化ストレス応答に関わる転写因子Nrf2のKeap1結合領域(DLGex)との複合体結晶構造解析を行うと共に、熱力学的、酵素学的手法を用いた相互作用解析によりKeap1とNrf2 DLGexの結合様式を明らかにした。
分担者グループは哺乳類細胞において新合成ポリペプチドの構造不良（疎水性）領域を特異的に認識しこれらをプロテアソーム系へ輸送する新因子であるBAG6と相互作用する因子Ubl4aとの複合体のＸ線結晶構造解を行い、立体構造を決定した。また、立体構造に基づき変異体を作成し、その生化学的および生理学的解析を行った。
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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
ユビキチン鎖の形成に関わるユビキチンリガーゼKeap1を基質であるNrf2との複合体状態として構造解析を行い、その認識および反応に関する新たな知見をえた。また、研究成果を論文として報告した。さらに、領域内の共同研究によりBAG6とUbl4aの立体構造を決定し、論文として投稿した。赤痢菌によるユビキチンリガーゼTRAF6の機能制御の分子機構を構造解析及び立体構造に基づく研究から示した。その他、領域内共同研究も開始、進展しており成果が出始めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究はユビキチン鎖により制御される生命現象を、構造生物学的手法を用いて解析することにより、理解することを目指すものである。ユビキチンリガーゼは本経路において特異的にユビキチン鎖を形成することで、生命現象の制御に大きな役割を果たしている。本年度、構造解析を行ったKeap1に関しては立体構造を基盤とした機能の解析を進めると共に、Keap1が創薬のターゲットとして注目されていることから、その機能を制御する化合物との複合体結晶構造解析を行う。また、領域内で共同研究を進めている赤痢菌ユビキチンリガーゼIpaHの構造解析を行う計画である。
BAG6に関してはUbl4aとの複合体構造解析に成功したことから、その機能解析を進める。
これらの研究と共に、領域内で研究が行われているユビキチンリガーゼ、脱ユビキチン化酵素などの共同研究を進める。
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[Journal Article] Structure of a BAG6 (Bcl-2-associated Athanogene 6)-Ubl4a (Ubiquitin-like Protein 4a) Complex Reveals a Novel Binding Interface That Functions in Tail-anchored Protein Biogenesis2015
Author(s)
Kuwabara, N., Minami, R., Yokota, N., Matsumoto, H., Senda, T., Kawahara, H., Kato, R.
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Journal Title
J. Biol.Chem.
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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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] Bacterial Effectors and Their Functions in the Ubiquitin-Proteasome System: Insight from the Modes of Substrate Recognition.2014
Author(s)
Kim, M., Otsubo, R., Morikawa, H., Nishide, A., Takagi, K., Sasakawa, C., Mizushima, T.
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Journal Title
Cells
Volume: 3
Pages: 848-864
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Structural Basis for the Recognition of Ubc13 by the Shigella flexneri Effector OspI2015
Author(s)
Nishide, A., Kim, M., Takagi, K., Himeno, A., Sanada, T., Sasakawa, C., Mizushima, T.
Organizer
The Annual Evaluation Conference of the Leading Program, University of Hyogo
Place of Presentation
先端科学技術支援センター (兵庫・赤穂郡上郡町)
Year and Date
2015-03-16 – 2015-03-17
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[Presentation] Structural Basis for the Recognition of Ubc13 by the Shigella flexneri Effector OspI2014
Author(s)
Nishide, A., Kim, M., Takagi, K., Himeno, A., Sanada, T., Sasakawa, C., Mizushima, T.
Organizer
Symposium for young ubiquitin researchers in Japan “New Era in the Ubiquitin Research
Place of Presentation
国際高等研究所（京都・木津川市）
Year and Date
2014-11-11 – 2014-11-12
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