生体内代謝産物をモニターする転写制御機構の構造基盤

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18GS0316
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森川 耿右 Osaka University, 蛋白質研究所, 特任研究員(客員教授) (80012665)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 圭志 筑波大学, 生命環境学研究科, 准教授 (50332268) ; 楯 真一 広島大学, 理学研究科, 教授 (20216998) ; 白木 琢磨 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (10311747) ; 大山 拓次 大阪大学, 蛋白質研究所, 特任研究員 (60423133)
• Keywords: 脂肪酸 / 転写制御 / 核内受容体

Research Abstract

本研究では核内受容体を介した生体恒常性維持機構の研究を進めており、今年度は下記の通りの成果を得た。
X線結晶構造および生化学的解析により、新規内在性リガンドとしてセロトニン代謝産物を同定した。また、脂肪酸/セロトニン代謝リガンドが、協調的に核内受容体を活性化する構造基盤も明らかとした。さらに、より正確な代謝リガンド認識・活性化機構を解明すべく、全長タンパク質を用いた複合体構造解析も進めた。
PPARγによる転写調節にはリガンド結合ドメインに加えAF-1と呼ばれる領域が重要である。実際、肥満の家系においてこの領域のアミノ酸に点変異(P85Q)が報告されているが、変異により影響を受けるタンパク質相互作用は不明であった。我々はプロリンイソメラーゼPinlがS84がリン酸化されたAF-1を特異的に認識し、PPARγのポリユビキチン化を抑制することで活性調節を行うことを発見した。また、ヒト肥満の家系で見つかっているP85Q変異はPinlとの相互作用を阻害する事を示した。
前立腺癌細胞の増殖は、estregen receptor β(ERβ)及びKLF5(Kruppel-like transcription factor 5)により制御されていることを見出した。さらに,ERβがKLF5に結合し,KLF5上にCBPをリクルートすることによりその転写活性を増加させること、またERβのリガンドによりKLF5の転写活性が制御されることを見出した。
PPARγLBDのアゴニスト(GW1929)結合状態の主鎖のNMRシグナル帰属を完了し,コアクティベーターSRC-1の結合部位との相互作用解析を行った.AF-2領域近傍に大きく化学シフト変化が観測される一方で,H3ヘリックス近傍にも小さな化学シフト変化が観測された。結晶構造から期待されるよりも化学シフト変化が及ぶ領域が広範囲にわたっており,2次的なコアクティベーター結合部位の存在あるいはLBDの構造変化の可能性がある。LBDの構造変化をDIORITE法により解析するために必要な配向条件下でのPPARγのTROSYスペクトルの取得に成功し構造解析を開始した。PDJ2を含む複数のアゴニスト化合物との複合体のNMRスペクトル取得に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Proline cis/trans-isomerase Pin1 regulates peroxisome proliferator-activated receptor gamma activity through the direct binding to the activation function-1 domain (2010)
  • Author(s): Fujimoto, Y., Shiraki, T., Horiuchi, Y., Waku, T., Shigenaga, A., Otaka, A., Ikura, T., Igarashi, K., Aimoto, S., Tate, S., Morikawa, K.
  • Journal Title: J Biol Chem 285(5) Pages: 3126-3132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupling effects of distal loops on structural stability and enzymatic activity of Escherichia coli dihydrofolate reductase revealed by deletion mutants (2010)
  • Author(s): Horiuchi, Y., Ohmae, E., Tate, S., Gekko, K
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta 1804 Pages: 846-855
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cloning and Characterization of Dihydrofolate Reductases from Deep-Sea Bacteria (2010)
  • Author(s): Murakami, C., Ohmae, E., Tate, S., Gekko, K., Nakasako, K., Kato, C.
  • Journal Title: J.Biochem.(Tokyo) (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estrogen inhibits TGF-{beta}signaling by promoting Smad2/3 degradation (2010)
  • Author(s): Ito I, Hanyu A, Wayama M, Goto N, Katsuno Y, Kawasaki S, Nakajima Y, Kajiro M, Komatsu Y, Fujimura A, Hirota R, Murayama A, Kimura K, Imamura T, Yanagisawa J.
  • Journal Title: The Journal of biological chemistry (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural determinant for switching between the polymerase and exonuclease modes in the PCNA-replicative DNA polymerase complex (2009)
  • Author(s): Nishida, H., Mayanagi, K., Kiyonari, S., Sato, Y., Oyama, T., Ishino, Y., Morikawa, K.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA. 106(49) Pages: 20693-20698
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of antibody affinity and antigen valence on molecular forms of immune complexes (2009)
  • Author(s): Oda, M., Uchiyama, S., Noda, M., Nishi, Y., Koga, M., Mayanagi, K., Robinson, C.V., Fukui, K., Kobayashi, Y., Morikawa, K., Azuma, T.
  • Journal Title: Mol Immunol 47 Pages: 357-364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylated intrinsically disordered region of FACT masks itsnucleosomal DNA binding elements (2009)
  • Author(s): Tsunaka, Y., Toga, J., Yamaguchi, H., Tate, S., Hirose, S., Morikawa K.
  • Journal Title: J Biol Chem 284 Pages: 24610-24621
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adaptability and selectivity of the human peroxisome profilerator-activated receptor(PPAR)pan agonists revealed from crystal structures (2009)
  • Author(s): Oyama, T., Toyota, K., Waku, T., Hirakawa, Y., Nagasawa, N., Kasuga, J., Hashimoto, Y., Miyachi, H., Morikawa, K.
  • Journal Title: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 65 Pages: 786-795
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structures of the Arabidopsis thaliana proliferating cell nuclear antigen 1 and 2 proteins complexed with the human p21 C-terminal segment (2009)
  • Author(s): Strzalka, W., Oyama, T., Tori, K., Morikawa, K.
  • Journal Title: Protein Sci 18 Pages: 1072-1080
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and Synthesis of Peroxisome Proliferator-activated Receptor(PPAR)Delta Agonists and Its Implication to the Driving Force to Elicit PPAR Delta Selectivity (2009)
  • Author(s): Kasuga, J., Oyama, T., Nakagome, I., Aoyama, A., Sako, K., Makishima, M., Hirono, S., Morikawa, K., Hashimoto, Y., Miyachi, H.
  • Journal Title: Yakugaku Zasshi 129 Pages: 709-718
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The chromosomal association of condensin II is regulated by a noncatalytic function of PP2A (2009)
  • Author(s): Takemoto A, Maeshima K, Ikehara T, Yamaguchi K, Murayama A, Imamura S, Imamoto N, Yokoyama S, Hirano T, Watanabe Y, Hanaoka F, Yanagisawa J, Kimura K.
  • Journal Title: Nature Structural & Molecular Biology 16 Pages: 1302-1308
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KLF4 suppresses estrogen-dependent breast cancer growth by inhibiting the transcriptional activity of ERα. (2009)
  • Author(s): Akaogi K, Nakajima Y, Ito I, Kawasaki S, Oie S, Murayama A, Kimura K, Yanagisawa J.
  • Journal Title: Oncogene 28 Pages: 2894-2902
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ubiquitin ligase CHIP acts as an upstream regulator of oncogenic pathways (2009)
  • Author(s): Kajiro M, Hirota R, Nakajima Y, Kawanowa K, So-ma K, Ito I, Yamaguchi Y, Ohie S, Kobayashi Y, Seino Y, Kawano M, Kawabe YI, Takei H, Hayashi S, Kurosumi M, Murayama A, Kimura K, Yanagisawa J.
  • Journal Title: Nature Cell Biol 11 Pages: 312-319
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PP2A non-catalytically localizes condensin II to mitotic chromosomes (2010)
  • Author(s): 木村圭志
  • Organizer: 生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所(愛知県)
  • Year and Date: 2010-03-10
• [Presentation] NMRによる蛋白質の構造揺らぎと機能制御相関の観測 (2010)
  • Author(s): 楯真一
  • Organizer: 新学術領域研究シンポジウム「蛋白質の基質結合や構造変化における分子揺らぎの意義を討論する会」
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Phosphorylated intrinsically disordered region of FACT masks its nucleosomal DNA binding elements (2010)
  • Author(s): 津中康央、楯真一、広瀬進、森川耿右
  • Organizer: Korea-Japan Chromatin & Epigenetics Joint Symposium 2010
  • Place of Presentation: Hyundai sungwoo resort, Hoengseong Gun(韓国)
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] 高速AFMによる出芽酵母コヒーシン複合体の溶液動態解析 (2010)
  • Author(s): 西野達哉、宮城篤、安藤敏夫、森川耿右、Kim Nasmyth
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場高原時之栖(静岡)
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] Structural basis for the activation of the nuclear receptor, PPARgamma, by fatty acid-and serotonin metabolites (2010)
  • Author(s): 和久剛、白木琢磨、大山拓次、森川耿右
  • Organizer: Korea-Japan Chromatin & Epigenetics Joint Symposium 2010
  • Place of Presentation: Hyundai sungwoo resort, Hoengseong Gun(韓国)
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] PP2AによるコンデンシンIIの染色体局在制御 (2010)
  • Author(s): 竹本愛, 前島一博, 池原強, 山口量光, 花岡文雄, 柳澤純, 木村圭志
  • Organizer: 第27回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 御殿場高原時之栖(静岡)
  • Year and Date: 2010-01-20
• [Presentation] Proline cis/trans isomerase Pin1 regulates nuclear receptor PPARg activity through the direct binding to the AF-1 domain (2010)
  • Author(s): 白木琢磨、楯真一、森川耿右、五十嵐和彦
  • Organizer: 転写情報DECODE・冬のワークショップ2009
  • Place of Presentation: 湯沢グランドホテル(新潟)
  • Year and Date: 2010-01-19
• [Presentation] Functional analysis of nuclolar proteins, WDR3 and PES1 (2010)
  • Author(s): 藤村亜紀子, 熊沢拓也, 村山明子, 西村和帆, 木村圭志, 柳澤純
  • Organizer: DECODE Winter Workshop 2010
  • Place of Presentation: Yuzawa Grand Hotel(Niigata)
  • Year and Date: 2010-01-18
• [Presentation] Regulation of cell growth by NOL1/NOP2/Sun domein family, member 1(NOL1) (2010)
  • Author(s): 熊沢拓也, 村山明子, 藤村唖紀子, 西村和帆, 木村圭志, 柳澤純
  • Organizer: DECODE Winter Workshop 2010
  • Place of Presentation: Yuzawa Grand Hotel(Niigata)
  • Year and Date: 2010-01-18
• [Presentation] High-speed AFM analysis of protein domain architecture (2009)
  • Author(s): 宮城篤、津中康央、内橋貴之、真柳浩太、広瀬進、森川耿右
  • Organizer: International Symposium Watching Biomolecules in Action 2009
  • Place of Presentation: Senri Life Science Center(Osaka)
  • Year and Date: 2009-12-17
• [Presentation] Solution dynamics analysis of budding yeast cohesin complex by fast scanning AFM (2009)
  • Author(s): 西野達哉、宮城篤、安藤敏夫、森川秋右、Kim Nasmyth
  • Organizer: International Symposium Watching Biomolecules in Action 2009
  • Place of Presentation: Senri Life Science Center(Osaka)
  • Year and Date: 2009-12-15
• [Presentation] 高速AFMによる出芽酵母コヒーシン複合体の溶液動態解析 (2009)
  • Author(s): 西野達哉、宮城篤、安藤敏夫、森川耿右、Kim Nasmyth
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 核小体因子 WD repeat domain3(WDR3)の機能解析 (2009)
  • Author(s): 藤村亜紀子, 村山明子, 熊沢拓也, 西村和帆, 木村圭志, 柳澤純
  • Organizer: BMB2009(第32回日本分子生物学会年会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] 核小体因子NOL1/NOP2/Sun domain family, member 1(NOL1)の細胞増殖制御のメカニズム (2009)
  • Author(s): 熊沢拓也, 村山明子, 藤村亜紀子, 西村和帆, 木村圭志, 柳澤純
  • Organizer: BMB2009(第32回日本分子生物学会年会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Presentation] クロマチンリモデリング因子FACT天然変性領域のリン酸化によるヌクレオソームDNA結合阻害の分子機構 (2009)
  • Author(s): 津中康央、楯真一、広瀬進、森川耿右
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] ヒト由来PPARαと蛍光性アゴニストとの複合体の構造 (2009)
  • Author(s): 大山拓次、長沢奈央子、宮地弘幸、森川耿右
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] PP2AによるコンデンシンIIの局在制御 (2009)
  • Author(s): 竹本愛, 前島一博, 池原強, 花岡文雄, 柳澤純, 木村圭志
  • Organizer: BMB2009(第32回日本分子生物学会年会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] 間期におけるコンデンシンの機能解析 (2009)
  • Author(s): 山口量光, 竹本愛, 柳澤純, 木村圭志
  • Organizer: BMB2009(第32回日本分子生物学会年会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] Ligand-induced protein structural changed revealed by orientation induced TROSY shift changes (2009)
  • Author(s): Shin-ichi Tate
  • Organizer: 第48回NMR討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] NMRによるヌクレオソームシャペロンタンパク質HMGB2のドメイン相対配向解析 (2009)
  • Author(s): 上脇準一, 森内寛, 楯直子, 楯真一
  • Organizer: 第48回NMR討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] DIORITE法を用いた高分子量タンパク質のドメイン相対配向解析 (2009)
  • Author(s): 岸本浩一, 田中利好, 河野俊之, 楯真一
  • Organizer: 第48回NMR討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] NMRによるヌクレオソームシャペロンタンパク質HMGB2のドメイン相対配向解析 (2009)
  • Author(s): 上脇準一, 森内寛, 楯直子, 楯真一
  • Organizer: 2009年度日本化学会西日本大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学城北キャンパス
  • Year and Date: 2009-11-08
• [Presentation] Protein structural dynamics and function relationships revealed by NMR spectroscopy (2009)
  • Author(s): Shin-ichi Tate
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会
  • Place of Presentation: 徳島文理大学
  • Year and Date: 2009-10-31
• [Presentation] HMGB2タンパク質に含まれる2つのドメインの溶液中における相対配向の決定 (2009)
  • Author(s): 上脇準一, 森内寛, 楯直子, 楯真一
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸ボートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] ヘム関連代謝物による核内受容体PPARgの活性制御 (2009)
  • Author(s): 白木琢磨、森川耿右、五十嵐和彦
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] 蛋白質のID領域の高速AFMによる動的可視化 (2009)
  • Author(s): 安藤敏夫、宮城篤、津中康央、内橋貴之、真柳浩太、広瀬進、森川耿右
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] 酸化LDL受容体蛋白質LOX-1の構造機能特性と本来の役割 (2009)
  • Author(s): 楯真一
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸ボートアイラシド
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] NMRを用いたKcsAイオンチャネル開閉に伴う分子形態変化観測-試料調製の最適化とNMRスペクトル解析 (2009)
  • Author(s): 網田宏一, 楯真一
  • Organizer: 特定領域シンホジウム「イオンチャネルの構造ダイナミクスII」
  • Place of Presentation: 越前町生涯学習センター越前分館(福井)
  • Year and Date: 2009-08-31
• [Presentation] NMRによる高分子量タンパク質分子形態変化観測技術-新たなタンパク質立体構造情報利用技術の開発に向けて (2009)
  • Author(s): 楯真一
  • Organizer: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「実験と計算機科学で解明する蛋白質機能構造」
  • Place of Presentation: 大阪大学蛋白質研究所
  • Year and Date: 2009-07-31
• [Presentation] 高速AFMによる蛋白質天然変性領域の観察 (2009)
  • Author(s): 宮城篤、津中康央、内橋貴之、真柳浩太、広瀬進、西野達也、安藤敏夫、森川耿右
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本)
  • Year and Date: 2009-05-22
• [Presentation] クロマチンリモデリング因子FACT天然変性領域のリン酸化によるヌクレオソームDNA結合阻害の分子機構 (2009)
  • Author(s): 津中康央、栂純子、山口寛人、楯真一、広瀬進、森川耿右
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本)
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Presentation] RecQに関連する古細菌由来Hjmヘリカーゼの結晶構造とその機能 (2009)
  • Author(s): 大山拓次、真柳浩太、白井剛、藤兼亮輔、石野良純、森川耿右
  • Organizer: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本)
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Book] 実験医学増刊「活性酸素シグナルと酸化ストレス」「親電子性リガンドセンサーとしての核内受容体PPARγ」205-211 (2009)
  • Author(s): 白木琢磨
  • Total Pages: 242
  • Publisher: 羊土社