タンパク質の一生:細胞における成熟、移動、品質管理

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13053101
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉田 賢右 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (90049073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 斗志也 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70152014)
• Keywords: タンパク質 / ストレス / シャペロン / 品質管理 / 成熟 / 輸送

Research Abstract

細胞にとって、タンパク質の存在状態の移り変わり(生成・成熟・輸送・品質管理・分解など)の適切な管理は、生存の基本的な要件である。本特定領域研究では、これを「タンパク質の一生」と題して研究を行ってきた。
本特定領域では、ゴードン会議のような集中的な全体班会議を年1度おこない、インフォーマルで貴重な情報交換の場としてニュースレターを年2回発行してきた。一方で班員にはなるべく負担をかけず、研究推進に集中できるよう配慮してきた。
今までのところ、期待通りの研究成果が得られており、「タンパク質の一生」の全局面で意義の大きい発見が生まれてきている。その結果、何人かの班員の研究室は、文字通り世界をリードする研究グループに成長した。
具体的な成果をいくつか列挙する。GroELとGroESの接触部位Leu309の疎水性が変性タンパク質を閉じ込めるに必要な残基であり、変性タンパク質の閉じ込みメカニズムを説明できるようになった。異常蛋白質の修復を担うClpBのコイルド-コイル構造の動きに相関した2つのATP結合部位の協同性の存在を明らかにした。これによって変性タンパク質の閉じ込みメカニズムをうまく説明できるようになった。tRNAの核への移行には既知の輸送装置ではなく、特別な輸送装置が関わっていることを発見した。生存に必須なATPase依存性プロテアーゼであるFtsHが変性タンパク質をC末端からN末端方向にプロセッシブに分解することを発見した。小胞体において異常蛋白質の除去に働くDer1の動物細胞のホモログとしてDerlin-2,3を同定し、これらがEDEM, p97と複合体を形成して異常蛋白質の除去に働いていることを新たに発見した。今後もこのペースで領域研究を推進していきたい。

Research Products

• [Journal Article] Leu-309 plays a critical role in the encapsulation of substrate protein into the internal cavity of GroEL (2006)
  • Author(s): Koike-Takeshita, A., Shimamura, T., Yokoyama, K., Yoshida, M., Taguchi, H.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 281 Pages: 962-967
• [Journal Article] An AAA protease FtsH can initiate proteolysis from internal sites of a model substrate, apo-flavodoxin (2006)
  • Author(s): Okuno, T., Yamanaka, K., Ogura, T.
  • Journal Title: Genes Cells 11(3) Pages: 261-268
• [Journal Article] Specific recognition of the collagen triple helix by chaperone HSP47 : minimal structural requirement and spatial molecular orientation. (2006)
  • Author(s): Koide, T., Asada, S., Takahara, Y., Nishikawa, Y., Nagata, K., Kitagawa, K.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 281(6) Pages: 3432-3438
• [Journal Article] pXBP1(U) encoded in XBP1 pre-mRNA negatively regulates unfolded protein response activator pXBP1(S) in mammalian ER stress response. (2006)
  • Author(s): Yoshida, H., Oku, M., Suzuki, M., Mori, K.
  • Journal Title: J.Cell Biol. 172(4) Pages: 565-575
• [Journal Article] Derlin-2 and Derlin-3 are regulated by the mammalian unfolded protein response and are required for ER-associated degradation. (2006)
  • Author(s): Oda, Y., Okada, T., Yoshida, H., Kaufman, R.J., Nagata, K., Mori, K.
  • Journal Title: J.Cell Biol. 172(3) Pages: 383-393
• [Journal Article] ATP-binding to NBD1 of the C1pB chaperone induces motion of the long coiled-coil, stabilizes the hexamer and activates NBD2 (2005)
  • Author(s): Watanabe, Y., Takano, M., Yoshida, M.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 24562-24567
• [Journal Article] Comparison of the protein-unfolding pathways between mitochondrial protein import and atomic-force microscopy measurements. (2005)
  • Author(s): Sato, T., Esaki, M., Fernandez, J.M., Endo, T.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102(50) Pages: 17999-18004
• [Journal Article] tRNA actively shuttles between the nucleus and cytosol in yeast (2005)
  • Author(s): Takano, A., Endo, T., Yoshihisa, T.
  • Journal Title: Science 309(5731) Pages: 140-142
• [Journal Article] The phosphate carrier has an ability to be sorted to either the TIM22 pathway or the TIM23 pathway for its import into yeast mitochondria (2005)
  • Author(s): Yamano, K., Ishikawa, D., Esaki, M., Endo, T.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280(11) Pages: 10011-10017
• [Journal Article] Identification of a novel member of yeast mitochondrial Hsp70-associated motor and chaperone proteins that facilitates protein translocation across the inner membrane (2005)
  • Author(s): Yamamoto, H., Momose, T., Yatsukawa, Y., Ohshima, C., Ishikawa, D., Sato, T., Tamura,.Y., Ohwa, Y., Endo, T.
  • Journal Title: FEBS Lett. 579(2) Pages: 507-511
• [Journal Article] The maintenance of the endoplasmic reticulum network is regulated by p47, a cofactor of p97, through phosphorylation by cdc2 kinase. (2005)
  • Author(s): Kano, F., Kondo, H., Yamamoto, A., Tanaka, A.R., Hosokawa, N., Nagata, K., Murata, M.
  • Journal Title: Genes Cells 10(4) Pages: 333-344