2019 Fiscal Year Annual Research Report

Molecular mechanism of regulation of PSM activity by NRF1 O-GlcNAc modification

Research Project

Project/Area Number	17K08618
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	関根弘樹東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (50506285)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	翻訳後修飾 / タンパク質分解
Outline of Annual Research Achievements	タンパク質の恒常性維持（プロテオスタシス）は正常な細胞機能にとって極めて重要であり、その破綻が多くの疾患の分子基盤となっていることが明らかにされている。そのため細胞は、プロテアソーム阻害剤で細胞を処理した場合、プロテアソームサブユニット遺伝子群がフィードバック的に転写レベルで活性化する、プロテアソームバウンスバック反応が起こり、細胞内プロテアソーム活性を調節することが知られている。これを担う中心的な転写因子としてNRF1が知られている。転写因子NRF1は多段階でその活性が制御されることが知られているが、核内での活性化機構については明らかではなかった。そこで私たちは、NRF1の核内複合体の取得により、NRF1とOGT/HCF1複合体が結合することを明らかとした。OGTはタンパク質の翻訳後修飾であるO-GlcNAc化を施すO-GlcNAc転移酵素であるが、NRF1機能発現にO結合型糖鎖修飾(O-GlcNAc化)が必須であることを私たちは発見した。O結合型糖鎖修飾は様々な生物学的イベント（栄養状態、細胞周期、日周性、加齢）において、変動することが知られており、本研究では、とりわけグルコースなどの栄養状態でNRF1はタンパク質レベルで活性制御されることが明らかとなった。上記結果を取得していく中で大腸菌で作成したリコンビナントOGTあるいはNRF1タンパク質を用いて、O-GlcNAc化をin vitroで非常に効率的に導入する方法を開発した。そのO-GlcNAc化タンパク質を用いて新規O-GlcNAc化認識タンパク質の候補タンパク質を取得した。