Regulation of distribution of motor proteins in synapse by ubiquitin ligase

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06577
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Nagoya City University (2021-2022); Hamamatsu University School of Medicine (2020)
• Principal Investigator: Kikushima Kenji 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (50569142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬藤 光利 浜松医科大学, 国際マスイメージングセンター, センター長 (20302664) ; 矢尾 育子 関西学院大学, 理工学部, 教授 (60399681)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 分子モーター / ユビキチンリガーゼ / 軸索輸送 / 神経細胞 / バイオイメージング

Outline of Final Research Achievements

Protein degradation by the ubiquitin proteasome system plays important roles for various cellular functions. We found that SCRAPPER, an E3 ubiquitin ligase, selectively degrades KIF1, a motor protein responsible for axonal transport in neuron. To visualize the location of KIF1 degradation in neurons, we performed bioimaging using an autophagy-detecting fluorescent protein with SCRAPPER-KO mice as well as ubiquitin proteasome inhibitors. We found that SCRAPPER regulates the distribution of KIF1 in neurons and may modulate the axonal transport.

Free Research Field

生物物理学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

KIF1は神経内軸索輸送において重要な機能を担っているにもかかわらず、その活性制御や分解過程に関してはほとんど明らかになってはいなかった。我々は、脳内でユビキチン化プロテアソーム系タンパク質分解を担うSCRAPPERがKIF1の選択的な分解を担っており、KIF1は順行性軸索輸送を担った後に、「使い捨てモータータンパク質」としてSCRAPPERにより分解されている可能性を見出した。このことはユビキチンプロテアソームによるタンパク質分解がモータータンパク質の神経内局在、ならびに小胞輸送機構を制御するといった、これまでにない機構を提唱するものである。