ユビキチンリガーゼSCF Fbs複合体構造解析による糖蛋白質分解品質管理機構解析

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19770080
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水島 恒裕 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 助教 (90362269)
• Keywords: ユビキチン / 糖鎖 / SCFユビキチンリガーゼ / 蛋白質分解 / 品質管理

Research Abstract

ユビキチン-プロテアソームタンパク質分解経路は細胞内の不要タンパク質を特異的に分解することで細胞周期の制御やタンパク質の品質管理を行っている。そして、SCF^<Fbs1>はヘテロ四量体を形成し小胞体内における小胞体関連分解系において糖タンパク質の品質管理のため、立体構造異常タンパク質や余剰サブユニットにユビキチンを付加し分解系へと導いている。これら友応機構の理解とSCF^<Fbs1>の機能解明を目指し、Skp1-Fbs1複合体、Fbs1の糖鎖認識ドメインと糖タンパク質(リボヌクレアーゼB)の結晶化を行い、それぞれ2.4A、2.7A分解能で立体構造を決定した。
SKp1-Fbs1複合体はL字型の立体構造をとり、基質認識サブユニットであるFbs1は糖タンパク質結合領域と反対側でSkp1と結合しており、この立体構造を基に作製したSCF^<Fbs1>複合体モデルより糖タンパク質に対するユビキチン化においてSCF^<Fbs1>は他のSCF型ユビキチンリガーゼと同様の反応機構によりユビキチン化を行っていることが示唆された。さらに、Fbs1の糖鎖認識ドメインとリボヌクレアーゼB複合体構造から、高マンノース型糖鎖とFbs1の結合様式が明らかとなり、SCF^<Fbs1>は糖タンパク質との結合において、糖鎖領域を特異的に認識しており、タンパク質領域の認識は全接触面積の30%程度であった。この糖鎖構造による標的タンパク質の識別はSCF^<Fbs1>が小胞体関連分解においで非特異的な不要糖タンパク質を分解するために、非常に合理的なものであると考えられる。また、糖鎖の認識においてFbs1は糖鎖の根元部分を認識しており、これにより標的となる糖タンパク質の向ぎを固定しユビキチンの付加を効率よく行っていることが考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Crystal structure of a chaperone complex that contributes to the assembly of yeast 20S proteasomes (2008)
  • Author(s): Yashiroda H, Mizushima T, Okamoto K, Kameyama T, Hayashi H, Kishimoto T, Niwa S, Kasahara M, Kurimoto E, Sakata E, Takagi K, Suzuki A, Hirano Y, Murata S, Kato K, Yamane T, Tanaka K
  • Journal Title: Nat Struct Mol Biol. 15 Pages: 228-236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of Ufc1, the Ufm1-conjugating enzyme (2007)
  • Author(s): Mizushima T, Tatsumi K, Ozakai Y, Kawakami T, Suzuki A, Ogasahara K, Komatsu M, Kominami E, Tanaka K, Yamane T
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 362 Pages: 1079-1084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structures and physiological roles of 13 integral lipids of bovine heart cytochrome c oxidase. (2007)
  • Author(s): Shinzawa-Itoh K, Aoyama H, Muramoto K, Terada H, Kurauchi T, Tadehara Y, Yamasaki A, Sugimura T, Kurono S, Tsujimoto K, Mizushima T, Yamashita E, Tsukihara T, Yoshikawa S
  • Journal Title: EMBO Journal 26 Pages: 17131-1725
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for the selection of glycosylated substrates by SCF^<Fbsl> ubiquitin ligase. (2007)
  • Author(s): Mizushima T, Yoshida Y, Kumanomidou T, Hasegawa Y, Suzuki A, Yamane T, Tanaka K
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. 104 Pages: 5777-5781
  • Peer Reviewed
• [Presentation] X-ray Structure of the Skp1-Fbs1 glycoprotein complex (2007)
  • Author(s): Mizushima T, Yoshida Y, Kumanomidou T, Hasegawa Y, Suzuki A, Yamane T, Tanaka K
  • Organizer: ASCA2007
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 20071104-20071108
• [Presentation] SCF^<Fbs1>ユビキチンリガーゼによる糖蛋白の選択的認識機構 (2007)
  • Author(s): 水島恒裕、吉田雪子、熊埜御堂太一、田中啓二、山根隆
  • Organizer: 日本蛋白質科学会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-26
• [Book] 実験医学増刊号 タンパク質の分解機構(SCF^<Fbs1>の構造と機能 分担執筆) (2008)
  • Author(s): 水島恒裕、吉田雪子
  • Total Pages: 23381-86
  • Publisher: 羊土社