Identification of physiological substrates of osmotic stress-responsive ubiquitin ligase using genome editing, and its involvement in colitis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06595
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47040:Pharmacology-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: KANEKO Masayuki 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (10322827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 修治 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, システム発生・再生医学研究部, 部長 (20382856)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ユビキチンリガーゼ / RNF183 / 浸透圧 / 炎症性腸疾患 / ゲノム編集 / ビオチン / イオントランスポーター / リソソーム

Outline of Final Research Achievements

The physiological function of the kidney-specific ubiquitin ligase RNF183 and why it is expressed in the collecting duct remains to be elucidated. In this study, we established a method to identify the ubiquitinated substrate protein biotinylated by RNF183 under physiological conditions by knocking-in the biotin ligase to the RNF183 gene. We also identified the ion transporter NKCC1 as a substrate of RNF183 and showed that RNF183 degraded NKCC1 lysosomally through K63-linked polyubiquitination. Furthermore, overexpression and knockout of RNF183 disrupted cellular homeostasis in response to hyperosmotic stress.

Free Research Field

薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

RNF183はNKCC1などのイオントランスポーターを分解誘導することで、集合管では高浸透圧環境に長期的に適応するために働いていると考えられる。一方で、RNF183は炎症性腸疾患の大腸で高発現していることから、大腸などRNF183の発現が増加した組織ではイオントランスポーターの分解が進み、イオン恒常性に異常を来す可能性が示された。これらのことから、本研究の成果は炎症性腸疾患病態メカニズム解明に繋がることが期待される。