Peroxisome homeostasis and its regulation via phoshorylation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07310
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Okumoto Kanji 九州大学, 理学研究院, 助教 (20363319)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ペルオキシソーム / リン酸化 / タンパク質輸送 / カタラーゼ / 酸化ストレス応答 / 過酸化水素 / 細胞内小器官

Outline of Final Research Achievements

Catalase, a hydrogen peroxide (H2O2)-decomposing enzyme, is mainly localized in peroxisomes. Here, we found that mammalian peroxin Pex14p, a central component of peroxisomal protein import machinery, is phosphorylated in vivo upon oxidative stresses such as H2O2. H2O2-induced phosphorylation of Pex14p suppresses peroxisomal import of catalase, leading to the increase of cytosolic catalase to counteract oxidative stress for cell survival. This is the first demonstration of phosphorylation-dependent, spatiotemporal regulation of peroxisomal matrix protein import.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ペルオキシソームへのタンパク質輸送がリン酸化修飾により制御されるという知見はこれまで酵母から哺乳類を通じて世界初のものであり、細胞内タンパク質選別輸送の新たな制御機構として学術的意義が高い。また、カタラーゼの細胞内局在の制御、すなわちサイトゾル局在性カタラーゼ量の調節が抗酸化ストレス応答として作用することが明らかとなり、この分子機構の理解が炎症反応や老化の進行などを介して病気や健康に影響を及ぼす酸化ストレスの軽減へ向けた創薬・医療シーズとなる可能性が示された。