酸化的修飾がシグナルとなるユビキチン依存性蛋白分解の細胞機能制御における役割

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09267218
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩井 一宏 京都大学, 医学研究科, 助教授 (60252459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 雅一 京都大学, 医学研究所, 助教授 (40211479) ; 湊 長博 京都大学, 医学研究所, 教授 (40137716)
• Keywords: 酸化的修飾 / ユビキチン修飾 / 鉄イオン代謝 / プロテアソーム / 選択的蛋白分解

Research Abstract

申請者らは鉄イオン代謝のマスター遺伝子であるRNA結合蛋白、IRP2(iron regulatory protein2)が鉄イオン存在下でのみプロテアソームで分解されること、分解に先立ち$鉄結合部位近傍のアミノ酸残基がmetal catalyzed oxidationと呼ばれる機構で酸化的修飾を受けること、ユビキチン修飾を受けることを示してきた。本研究によりin vitro oxidation/ubiquitinationアッセイを樹立し、酸化的変化がユビキチン修飾のシグナルとなることを示した(PNAS in press)。酸化的修飾は多くの細胞内機能分子を失活させることはよく知られた事実であり、失活した機能分子を選択的に分解する蛋白分解系は酸化ストレスに対する防御系として重要であるといえる。ユビキチン修飾に関与する酵素群はE1(ubiquitin activating emzymes)、E2(ubiquitin conjugating enzymes)、E3(ubiquitin protein ligases)の3群からなり、そのうちE2とE3とりわけE3が基質特異性を決定している。現在、IRP2をモデル系として酸化的修飾がシグナルとなるエビキチン修飾を触媒する酵素群の同定をin vitro ubiquitinationの実験系を用いて進めている。これまでに、UBCH5a,b,cがIRP2のユビキチン修飾を触媒するE2であることを示し、E3がFraction IIaに存在すること、予備的実験の段階ではあるが、IRP2のユビキチン修飾が大腸菌で発現させた73アミノ酸からなるIRP2特異的ドメインの添加により阻害されることを確認しており、各種のクロマトグラフィーとIRP2特異的ドメインを用いたアフイニティークロマトグラフィーを用いてE3の精製を進めている。

Research Products

• [Publications] Kazuhiro Iwai, et al.: "Iron-dependent oxidation,ubiquitination and degradation of IRP2 ; implications for degradation of oxidized proteins." Proc.Natl. Acad. Sci.USA. 印刷中. (1998)
• [Publications] Hironori Kurachi, et al.: "Human SPA-1 gene product selectively expressed in lymphoid tissues is a specific GTPase-activating protein for Rap1 and Rap2 : segregate expression profiles from a rap1GAP gene product." J.Biol.Chem.272. 28081-28088 (1997)
• [Publications] Yasuo Wada, et al.: "Mitogen-inducible SIPA1 is mapped to the conserred syntenic groups of chromosome 19 in mouse and chromosome 11q13.3 centromeric to BCL1 in human." Genomics. 39. 66-73 (1997)