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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Structural biology of mitochondrial quality control regulated by ubiquitin

Research Project

Project/Area Number 16H04750
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

佐藤 裕介  東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (50568061)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
KeywordsX線結晶構造解析 / ユビキチン / ユビキチン鎖 / タンパク質分解
Outline of Annual Research Achievements

ユビキチン(Ub)は酵母からヒトまで広く保存されたタンパク質であり、鎖状につながった複数個のUb(Ub鎖)が様々な分子シグナリングにおいて重要であることが明らかになってきている。Ub鎖はUbのLys残基、もしくはN末端Met1残基のアミノ基を用いて形成されるが、どの残基を用いて形成されるかによってUb鎖の構造と機能は大きく異なる。細胞内のエフェクターがどのようにこのUb鎖を見分けているのかは近年大きな注目を集めている。
本研究では、不良ミトコンドリアのUb鎖修飾に関与するタンパク質である、USP30およびPINK1の機能・構造解析を目的としていたが、計画していた全ての実験が一昨年度に完了したため、昨年度はそれ以外のユビキチン関連タンパク質の構造解析を行った。近年、プロテアソームによる基質分解経路の上流において、Npl4がLys48結合型Ub鎖と特異的に結合することが重要であることが報告された。Npl4はUfd1と共にヘテロダイマーを形成し、AAA ATPaseファミリーのCdc48のコファクターとして働く。Lys48結合型Ub鎖修飾を受けた膜タンパク質や複合体のサブユニットは、Cdc48-Npl4-Ufd1により事前に解きほぐされることで、プロテアソームでの分解が進行する。しかし、Npl4によるLys48鎖認識メカニズムや、Npl4-Ufd1複合体形成メカニズムは不明であった。そこで、Npl4とLys48結合型ポリユビキチン鎖との複合体の結晶構造解析を行い、Npl4によるLys48結合型ポリユビキチン鎖特異的結合メカニズムを明らかにした。また、Npl4とUfd1との複合体の結晶構造解析を行い、その複合体形成メカニズムを明らかにした。さらに、それぞれの相互作用面に点変異を導入し、機能解析を行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Structural basis of guanine nucleotide exchange for Rab11 by SH3BP52019

    • Author(s)
      Goto-Ito Sakurako、Morooka Nobukatsu、Yamagata Atsushi、Sato Yusuke、Sato Ken、Fukai Shuya
    • Journal Title

      Life Science Alliance

      Volume: 2 Pages: e201900297

    • DOI

      10.26508/lsa.201900297

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural basis of ubiquitin recognition by the winged-helix domain of Cockayne syndrome group B protein2019

    • Author(s)
      Takahashi Tomio S、Sato Yusuke、Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Saijo Masafumi、Fukai Shuya
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 47 Pages: 3784-3794

    • DOI

      10.1093/nar/gkz081

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural insights into modulation and selectivity of transsynaptic neurexin-LRRTM interaction2018

    • Author(s)
      Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Sato Yusuke、Shiroshima Tomoko、Maeda Asami、Watanabe Masahiko、Saitoh Takashi、Maenaka Katsumi、Terada Tohru、Yoshida Tomoyuki、Uemura Takeshi、Fukai Shuya
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: 3964

    • DOI

      10.1038/s41467-018-06333-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural insights into ubiquitin phosphorylation by PINK12018

    • Author(s)
      Okatsu Kei、Sato Yusuke、Yamano Koji、Matsuda Noriyuki、Negishi Lumi、Takahashi Akiko、Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Mishima Masaki、Ito Yutaka、Oka Toshihiko、Tanaka Keiji、Fukai Shuya
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 10382

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28656-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystal structure of the central and the C-terminal RNase domains of colicin D implicated its translocation pathway through inner membrane of target cell2018

    • Author(s)
      Chang Jung-Wei、Sato Yusuke、Ogawa Tetsuhiro、Arakawa Takatoshi、Fukai Shuya、Fushinobu Shinya、Masaki Haruhiko
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 164 Pages: 329-339

    • DOI

      10.1093/jb/mvy056

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural basis of epilepsy-related ligand-receptor complex LGI1-ADAM222018

    • Author(s)
      Yamagata Atsushi、Miyazaki Yuri、Yokoi Norihiko、Shigematsu Hideki、Sato Yusuke、Goto-Ito Sakurako、Maeda Asami、Goto Teppei、Sanbo Makoto、Hirabayashi Masumi、Shirouzu Mikako、Fukata Yuko、Fukata Masaki、Fukai Shuya
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 9 Pages: 1546

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03947-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Structural insights into ubiquitin recognition and Ufd1 interaction of Npl42019

    • Author(s)
      Sato Y, Tsuchiya H, Tanaka K, Saeki Y, Fukai S
    • Organizer
      Cold Spring Harbor meeting: Ubiquitins, Autophagy & Disease
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ユビキチン鎖が制御する複雑なシステムの構造基盤2018

    • Author(s)
      佐藤裕介,高橋富雄,深井周也
    • Organizer
      日本生化学会大会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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