2020 Fiscal Year Research-status Report
PDIファミリーメンバーP5による小胞体内蛋白質品質管理の解明
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19K06520
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
奥村 正樹 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50635810)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化的フォールディング / PDI / SAXS / NMR / シャペロン / P5 / IRE1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳動物細胞の小胞体において、酸化的フォールディングの触媒や小胞体ストレス応答因子であるIRE1の機能制御能に関わるP5はこれまで構造未知なためその作動原理は不明であった。今回X線小角散乱とSECによる構造解析より、そのN末端に存在するチオレドキシン様ドメインa0が二量体化に関わることを明らかにした。これまで解かれていた結晶構造を基に、新たにa0ドメインに二量体化に重要なLeu-Val adhesive motifを見出した。二量体形成motifとして遺伝子調節に関わるLeu-zipper motifが非常によく知られるが、このmotifはアルファヘリックス2巻きごとに外側に露出したLeu残基同士が平行に接着することで機能を発現する。一方、このLeu-Val adhesive motifはアルファヘリックス1巻きごとに外側に露出したLeu/Val残基同士が逆並行に接着することを見出した。これら接着力をin silico比較すると、20種類のLeu-zipper motifでは-15 から -20 ×10-3 (kcal/mol/A2)程度の範囲の接着力が見積もられたことに対し、Leu-Val adhesive motifは-10 ×10-3 (kcal/mol/A2)であった。したがって、このmotifはLeu-zipper motifよりも接着力が弱く、Leu-zipper motifの母集団から外れ、新規なmotifであることが示唆された。さらに、このモノマー化変異体はartifactな分子間ジスルフィド結合種を生成するだけでなく、部分構造の崩壊を起こしており、細胞内で小胞体ストレスを引き起こしていた。以上の結果は、2021年Structure誌に研究成果として発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
既に本研究計画の内容はStructure誌に発表し、概ね計画以上の進展であると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画を進める上で、新たにP5が液滴に内包されることを発見し、特許として出願した。今後、P5と液滴との関係性について、構造生物学、細胞生物学、両方の側面から明らかにし、その生理学的意義を探求する。
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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: in press
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Distinct roles and actions of protein disulfide isomerase family enzymes in catalysis of co-translational 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
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Antipsychotic olanzapine-induced misfolding of proinsulin in the ER 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, Okada T, Mackin R, Torii S, Ishihama Y, Inaba K, Anazawa T, Nagamine T, Mori K*
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Journal Title
eLife
Volume: 9
Pages: e60970
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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