ユビキチン-プロテアソーム経路における基質認識の多様性と細胞機能制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14704064
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 川原 裕之 北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (70291151)
• Keywords: ユビキチンレセプター / 基質識別 / 蛋白質分解 / プロテアソーム / 細胞増殖

Research Abstract

細胞内蛋白質の多くは寿命が短く、その機能は合成と分解の量的調節の上に成立している。近年、細胞機能の制御において、転写による蛋白質の生合成調節、あるいはリン酸化・脱リン酸化による翻訳後調節とならんで、蛋白質の代謝的安定性の変化が重要であるとの認識が定着しつつあり、その制御にはユビキチン依存性の蛋白質分解系が重要な役割を演じている。プロテアソームは主としてユビキチン化された標的蛋白質を選択的に認識するプロテアーゼであり、総数40種以上のサブユニットから構成された巨大な多成分複合体である。これまでの研究からプロテアソームの一次構造解析がほぼ完了しその複雑な分子構成の全貌が明らかになりつつあるが、この巨大分子複合体の作用機構、特に基質識別の分子機構についてはまだ十分に解明されていない。我々は本科学研究費補助金受領中、マウス初期胚で組織特異的な発現パターンを示す初めてのプロテアソーム遺伝子として3種類のユビキチンレセプター(Rpn10c〜e)サブユニットcDNAを単離し、プロテアソームによる基質識別機構には複数の経路が存在することを突きとめた。さらに、Rpn10eは、シャペロン依存性ユビキチン化酵素群と巨大複合体を形成していることも明らかになった。Rpn10eを細胞内に過剰発現させると、核の倍数化を伴う細胞分裂停止などを誘導し、構成的遺伝子であるRpn10aを発現させた場合とは全く異なる効果を現すことが明らかとなった。これらの結果はユビキチンレセプターサブユニットRpn10aとRpn10eとは全く異なる機能を有していることを示している。最近、ユビキチン経路による時間、空間特異的な蛋白質分解が細胞増殖や体軸形成、神経分化などの発生現象に密接に関与していることが報告されつつある。我々は、これらのユビキチンレセプターの機能をC.elegansを用いた遺伝学的解析などにより解析を進めており、今後プロテアソームによる基質識別のメカニズムを明確にさせるべく研究を展開させたいと考えている。

Research Products

• [Publications] Kikukawa et al.: "The 26S proteasome rpn10 gene encoding splicing isoforms : evolutional conservation of genomic organisation"Biological Chemistry. 383. 1257-1261 (2002)
• [Publications] Shimada et al.: "Novel family of CCCH-type Zinc-finger proteins : MOE-1, -2 and -3, participate in C. elegans oocyte maturation"Gene to Cells. 7. 933-947 (2002)
• [Publications] Sakuta et al.: "Parkin binds the Rpn10 subunit of 26S proteasomes through its ubiquitin-like domain"EMBO Reports. 4(印刷中). (2003)