Analysis of the effect of AMPK on ubiquitination modification via novel substrate DDB1

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05845
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: Suzuki Tsukasa 東京農業大学, 応用生物科学部, 准教授 (20714588)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: AMPK / DDB1 / ユビキチン化修飾

Outline of Final Research Achievements

AMPK is a kinase that regulates intracellular energy homeostasis by inhibiting anabolism and activating catabolism. In this study, we identified DDB1, a component of the CUL4 E3 ubiquitin ligase complex, as a novel substrate for AMPK and showed that AMPK directly phosphorylates the serine residue of DDB1. This phosphorylation was also shown to inhibit the interaction between DDB1 and its binding factor, DDB2. The phosphorylation of DDB1 by AMPK was also shown to alter the localization of DDB1 from the nucleus to the cytoplasm. Taken together, these results indicate that AMPK regulates the CUL4 E3 ubiquitin ligase via phosphorylation of DDB1.

Free Research Field

栄養生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

AMPKが関与するDDB1の新たな翻訳後修飾を明らかにしたことで、DDB1を構成因子とするCUL4 E3ユビキチンリガーゼの活性制御をより詳細なレベルで理解することができる。また、DDB1を含むCUL4ユビキチンリガーゼは核内および細胞質の両方にて基質のユビキチン化をおこなうが、本研究により、AMPKがDDB1をリン酸化することでCUL4の局在を細胞質へと変化させることがわかり、CUL4が核・細胞質にと多くある基質に対する選択性がAMPKによって制御されることが示された。また、DDB1は紫外線によるDNAダメージを修復する機能もある。したがって、これらの知見がDNA修復に対する一助になる。