2020 Fiscal Year Annual Research Report
Novel mechanisms of protein quality control mediated by the cooperation of ERp44 and zinc ions in the early secretory pathway
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18H03978
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
稲葉 謙次 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10423039)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 亜鉛イオン / 亜鉛トランスポーター / ERp44 / ゴルジ体 / タンパク質品質管理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分泌経路に存在する亜鉛トランスポーター（ZnT）の系統的ノックダウン実験により、主としてZnT7がERp44の細胞内局在を制御することを突き止めた。さらに、東北大・水上進教授との共同研究により、ゴルジ体へターゲッティングされる亜鉛センサープローブを開発し、Cell Chemical Biology誌に論文を発表した。この亜鉛プローブを用い、シス・ミディアル・トランスゴルジ体内の亜鉛濃度をそれぞれ測定した。その結果、亜鉛トランスポータによるゴルジ体内の亜鉛濃度の制御機構の詳細を明らかにした。現在、本成果をまとめ、論文投稿準備中である。さらに、ゴルジ体からサイトゾルへ亜鉛イオンを排出するZIPファミリーのトランスポーターにも着目し、系統的なノックダウン実験を行った。その結果、ERp44の機能制御に関わるZIPメンバーを同定した。以上の研究を通し、ZnT, ZIPファミリーメンバーを介した亜鉛イオン恒常性維持機構の全容解明に迫った。
さらに、ERp44の主たる制御因子である亜鉛トランスポーターZnT7のクライオ電子顕微鏡による高分解能構造解析に取り組んだ。令和元年度の時点では、分解能が１０Å程度であったが、ZnT7の膜外ドメインを特異的に認識するモノクローナル抗体を作製し、そのFabフラグメントとZnT7の複合体について、2.7Åという高分解能で立体構造を決定することに成功した。亜鉛結合状態、非結合状態の両方の構造情報から、ZnT7が駆動する亜鉛輸送機構の詳細を考察中である。現在本成果について、論文投稿準備中である。
また、他のZnTやZIPファミリーについても、クライオ電子顕微鏡による構造解析を目指し、大量発現精製系を構築した。すでに、ZnT5とZIP7についてはサンプル調製に成功し、近日中にクライオ電子顕微鏡による構造解析を開始する予定である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Distinct roles and actions of protein disulfide isomerase family enzymes in catalysis of nascent-chain disulfide bond formation2021
Author(s)
Hirayama, C., Machida, K., Noi, K., Murakawa, T., Okumura, M., Ogura, T., Imataka, H., and Inaba, K.*
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Journal Title
iScience
Volume: 4
Pages: 102296
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A unique leucine-valine adhesive motif supports structure and function of protein disulfide isomerase P5 via dimerization2021
Author(s)
Okumura, M., Kanemura, S., Matsusaki, M., Kinoshita, M., Saio, T., Ito, D., Hirayama, C., Kumeta, H., Watabe, M., Amagai, Y., Lee, Y.-H, Akiyama, S., and Inaba, K.*
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Journal Title
Structure
Volume: in press
Pages: S0969
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cryo-EM structures of SERCA2b reveal the mechanism of regulation by the luminal extension tail2020
Author(s)
Zhang. Y., Inoue, M., Tsutsumi, A., Watanabe, S., Nishizawa, T., Nagata, K., Kikkawa, M. and Inaba, K.*
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Journal Title
Science Advances
Volume: 6
Pages: eabb0147
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Quantitative imaging of labile Zn2+ in the Golgi apparatus using a localizable small-molecule fluorescent probe2020
Author(s)
Kowada, T., Watanabe, T., Amagai, Y., Liu, R., Yamada, M., Takahashi, H., Matsui, T., Inaba, K. and Matsui, T.
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Journal Title
Cell Chem. Biol.
Volume: 27
Pages: 1521-1531
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Characterization of the ER-resident peroxidases GPx7 and GPx8 shows the higher oxidative activity of GPx7 and its linkage to oxidative protein folding2020
Author(s)
Kanemura, S., Sofia, F. E., Hirai, N., Okumura, M., Kadokura, H. and Inaba, K.*
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 295
Pages: 12772-12785
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Observing the nonvectorial yet cotranslational folding of a multidomain protein, LDL receptor, in the ER of mammalian cells2020
Author(s)
Kadokura, H., Dazai, Y., Fukuda, Y., Hirai, N., Nakamura, O., and Inaba, K.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 117
Pages: 16401-16408
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Antipsychotic olanzapine-induced misfolding of proinsulin in the endoplasmic reticulum accounts for atypical development of diabetes2020
Author(s)
Ninagawa, S., Tada, S., Okumura, M., Inoguchi, K., Kinoshita, M., Kanemura, S., Imami, K., Umezawa, H., Ishikawa, T., Mackin, R., Torii, S., Ishihama, Y., Inaba, K., Anazawa, T., Nagamine, T. and Mori, K.
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Journal Title
eLife
Volume: 9
Pages: e60970
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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