2018 Fiscal Year Annual Research Report
プレエンプティヴ品質管理を介した不良蛋白質のサーベイランスとその意義
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17H03657
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
川原 裕之 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (70291151)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | BAG6複合体 / UBQLN4 / ユビキチン / １型糖尿病 / 神経変成疾患 / プロテアソーム / タンパク質品質管理 / プレエンプティヴ品質管理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、プレエンプティヴ品質管理に関する新展開を目指し、新合成ポリペプチドの品質を監視するBAG6 複合体の作動機構を細胞生物学・構造生物学などの手法を駆使して解明することを目指している。また、この複合体の破綻がもたらす病理への全く新しい機構解明にチャレンジするため、細胞にヒトUBQLN4、あるいはBAG6 疾患変異タンパク質を発現させた影響を、独自のアッセイ系で評価することを目指した。さらに、BAG6複合体と糖尿病、がん転移、神経変成疾患などの疾患との関係を解明し、新しい治療戦略へアプローチする途を提案することを目指して研究を展開した。本年度の研究では、UBQLN4を中核にした新しい膜タンパク質品質管理メカニズムの解明に挑むため、まず、 凝集性不良膜タンパク質を峻別するサーベイランス機構の解明にアプローチした。その結果、１型糖尿病の原因となるインシュリン変異体（シグナルシークエンスを欠損するもの）が、UBQLN4の標的となることを新たに見出すことに成功した。さらに、ヒトBAG6-UBQLN4疾患変異モデルを作出し、疾患発症機構の解明に挑む足がかりを得るため、UBQLN4 疾患突然変異体をコードするcDNAをゲノムに挿入した新しいトランスジェニック細胞ラインを新しく確立し、解析を進めた。さらに、 不良膜タンパク質のユビキチン化を支配する新規BAG6会合E3リガーゼの同定を目指し、質量分析データのチェックを進めたところ、候補となるE3リガーゼ候補を複数見出すに至っている。今後、これまでの解析を通して得られた新知見を、プレエンプティヴ品質管理を介した細胞内不良タンパク質の新規サーベイランス機構として統合し、細胞機能保持のための新しい調節システムとしてその全貌を理解することを本研究の最終目標としている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究では、昨年までの成果を生かしつつ、BAG6-UBQLN4複合体を中核にした新しい膜タンパク質品質管理メカニズムの解明に挑んだ。 凝集性不良膜タンパク質の新しいモデルを確立し、分泌タンパク質インシュリン、一回膜貫通タンパク質HLA-A、トランスフェリンレセプター、NA, -K ATPase、グルコース輸送トランスポータGLUT4など、それぞれ特徴を持つ膜タンパク質を基質候補として同定することが出来、これらの合成不良体を峻別するサーベイランス機構の解明にアプローチを進めている。また、従来から開発していた凝集性不良膜タンパク質モデルIL-2Raの疎水性領域（膜貫通領域）を好む新しいBAG6タンパク質中のドメインを一つ見出すことに成功した。さらに、ヒトBAG6-UBQLN4疾患変異モデルを作出し、疾患発症機構の解明に挑む足がかりを得るため、UBQLN4 疾患突然変異体をコードするcDNAをゲノムに挿入した新しいトランスジェニック細胞ラインを確立し、解析を進めた。さらに、 不良膜タンパク質のユビキチン化を支配する新規BAG6会合E3リガーゼの同定を目指し、質量分析データのチェックを進めたところ、候補となるE3リガーゼ候補を複数見出すに至っている。これらの進展を足がかりに、プレエンプティヴ品質管理を介した細胞内不良タンパク質の新しいサーベイランス機構を提案していきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から、凝集性不良膜タンパク質の複数の新モデルを確立出来たことから、今後、これらを積極的に活用してBAG6-UBQLN4複合体が新合成膜タンパク質の品質を管理するメカニズムの実体に迫っていく計画である。具体的には、我々が最近新しく同定したBAG6, ならびにUBQLN4の新しい基質認識ドメインと不良タンパク質の相互作用をのキネティックスを定量的に評価し、再現性の高い実験系の構築を進める。同時に、質量分析データから新しく同定しつつあるE3リガーゼ候補の新機能を、基質群との親和性を再評価していくとともに、不良膜タンパク質のユビキチン化修飾の種類と意義を特異性獲得の観点から検討していく。さらに、我々が既に構築したUBQLN4 疾患突然変異体トランスジェニック細胞ラインを活用して、ヒトALS/FTLD疾患変異モデルの作出を進め、疾患発症機構の解明に挑む足がかりを得て、最終的に、BAG6-UBQLN4 複合体と疾患との関係を解明し、新しい治療戦略へアプローチする途を提案することをゴールに設定している。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Novel phosphorelay-dependent control of ZFP36L1 protein during the cell cycle.2018
Author(s)
Kondo, M., Noguchi, A., Matsuura, Y., Shimada, M., Yokota, N., and Kawahara, H.
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Journal Title
Biochem. Biophys. Res. Comm.
Volume: 501
Pages: 387-393
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] ZFP36L2 is a cell cycle-regulated CCCH-protein necessary for DNA lesion-induced S-phase arrest.2018
Author(s)
Noguchi, A., Adachi, S., Yokota, N., Hatta, T., Natsume, T., and Kawahara, H.
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Journal Title
Biol. Open
Volume: 7
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Deubiquitinases USP5 and USP13 are recruited to and regulate heat-induced stress granules by deubiquitinating activities.2018
Author(s)
Xuan, X., Matsumoto, S., Endo, S., Fukushima, A., Kawahara, H., Saeki, Y., and Komada, M.
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Journal Title
J. Cell Sci.
Volume: 131
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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