タンパク質の誤局在、過剰産生ストレスに対する膜構造変化を伴う細胞応答

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17028021
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 小田 敏明 浜松医科大学, 医学部, 助教授 (90126805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北川 雅敏 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50294971) ; 内田 千晴 浜松医科大学, 医学部, 助手 (60223567)
• Keywords: タンパク質過剰産生ストレス / クリスタロイド小胞体 / タンパク質の質と量の制御 / ユビキチン化

Research Abstract

小胞体(ER)内腔局在性の蛍光タンパク質発現クローン(pEF/myc/ER/EYFP)をレポータータンパクとして使用し、クリスタロイド小胞体(cER)形成細胞などをカウントすることにより、調べたいタンパク質を過剰発現させたときのcER形成能を定量的に評価することができた。過剰発現によりcER形成が誘導されることを確認している、アルデヒド脱水素酵素(ALDH)、ミトコンドリア(Mt)局在型セリン:ピルビン酸アミノ転移酵素前駆体(SPT45K)以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC, pAd)も過剰発現によりER凝集物(おそらくcER)形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質,EYFP-C(ALDH)はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有することが明らかとなった。本研究でER膜タンパク質ではないMt移行前駆体タンパク質もER凝集物形成能があることが複数の例で示されたので、cER形成はER膜タンパク質の過剰発現で引き起こされるという従来の考え方は修正が必要となった。
免疫電顕で検出された、cER上の濃縮されたユビキチン(Ub)シグナルが過剰発現されたタンパク質自身に付加されたUbによるものかどうかを調べたところ、外来性のUbの共発現でALDHでは確かにタンパク質自身に付加したと思われるUbスメアーが検出された。一方、SPT45Kではスメアーは検出されなかった。産物のUb化とcER形成が直接、関連しているかどうかは今のところ不明である。
ER内腔でのタンパク質の過剰発現では「変性タンパク質応答(UPR)」などの一連の細胞応答が引き起こされることが知られている。本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現の効果を調べようとしており、その発現場所が異なっている。実際、cERを誘導する条件ではUPRは作動していないことがルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系で確かめられた。また、「ヒートショック応答」も作動していないという結果であった。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極な生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Mdm2-mediated pRB downregulation is involved in carcinogenesis in a p53-independent manner. (2006)
  • Author(s): Miwa, S., Uchida, C., Kitagawa, K., Hattori, T., Oda, T., Sugimura, H., Yasuda, H., Nakamura, H.Chida K., Kitagawa, M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 340 Pages: 54-61
• [Journal Article] Ubiquitin-dependent degradation of adenovirus E1A protein is inhibited by BS69. (2006)
  • Author(s): Isobe, T., Uchida, C., Hattori, T., Kitagawa, K., Oda, T., Kitagawa, M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 339 Pages: 367-374
• [Journal Article] Transcriptional induction of Smurf2 ubiquitin ligase by TGF-b. (2005)
  • Author(s): Ohashi, N., Yamamoto, T., Uchida, C., Togawa, A., Fukasawa, H., Fujigaki, Y., Suzuki, S., Kitagawa, K., Hattori, T., Oda, T., Hayashi, H., Hishida, A., Kitagawa, M
  • Journal Title: FEBS Letters 579 Pages: 2557-2563
• [Journal Article] Enhanced Mdm2 activity inhibits pRB function via ubiquitin-dependent degradation. (2005)
  • Author(s): Uchida C., Miwa S., Kitagawa K., Hattori T., Isobe T., Otani S., Oda T., Sugimura H., Kamijo T., Ookawa K., Yasuda H., Kitagawa M.
  • Journal Title: EMBO J. 24 Pages: 160-169
• [Journal Article] Ubiquitin-dependent degradation of SnoN and Ski is increase in renal fibrosis induced by obstructive injury.
  • Author(s): Fukasawa, H., Yamamoto, T., Togawa, A., Ohashi, N., Fujigaki, Y., Oda, T., Uchida, C., Kitagawa, K., Hattori, T., Suzuki, S., Kitagawa, M., Hishida, A
  • Journal Title: Kidney Int. (in press)