直鎖状ポリユビキチン鎖生成リガーゼの機能とその異常による疾患発症機構

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25253019
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩井 一宏 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60252459)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 生体分子医学 / 慢性炎症 / NF-kappaB

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らが発見した直鎖状ポリユビキチン鎖を選択的に生成するLUBACユビキチンリガーゼは、活性中心であるHOIPと補助サブユニットであるHOIL-1L、SHARPINの3サブユニットから構成され、NF-κBの活性化に関与する。補助サブユニットであるHOIL-1L、SHARPINのいずれかの欠損によりLUBACの他の2サブユニットが不安定化することでNF-κBの活性化が減弱するが、SHARPINが欠損した場合のみ多彩な症状を呈する。本研究ではLUBACの補助サブユニットの生理的・病理的役割を明確にするとともに、LUBAC複合体が安定化する機構を解析する。
１．cpdmマウスとHOIL-1L KOマウスの表現系の相異が生じるメカニズムに関してcpdmマウスとHOIL-1L KOマウスの表現系の詳細な比較、解析。cpdmマウスでHOIL-1Lの発現量を半減した場合には慢性炎症症状は増強したが、HOIL-1L KOマウスでSHARPINの発現量を半減した場合には顕著な症状は発現しなかったので、SHARPINの欠損が慢性炎症の発症には不可欠と考えられた。
２．LUBACユビキチンリガーゼ複合体の安定化に関しては、これまでHOIPのUBA領域とHOIL-1L、SHARPINのUBLドメインが結合することでLUBACが安定化すると考えられてきたが、HOIL-1L、SHARPINのUBLドメイン同志の結合も安定化に関与することが明確となった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目標である１．LUBACの補助サブユニットの生理的・病理的役割、２．LUBAC複合体が安定化する機構に関する解析はほぼ順調に推移している。1．に関してはSHARPINが細胞死に関与する分子メカニズムに関しても一定の成果が得られつつあり、ノックアウトマウスを用いた解析から、LUBAC複合体の分子実体もほぼ明確になりつつある。２．に関しても安定化に寄与するドメインの同定がほぼ完了している。

Strategy for Future Research Activity

１．LUBACの補助サブユニットの生理的・病理的役割に関してはcpdmマウスとHOIL-1L欠損マウスの交配でHOIL-1L、SHARPINを欠損したマウスを作製しつつあり、その表現系の解析を進め、LUBAC複合体の分子実体を明確にする。２．LUBAC複合体が安定化する機構に関する解析では、NMRを用いた相互作用解析や、X線構造解析の研究に着手しており、本研究期間中に一定の成果が得られることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Suppression of LUBAC-mediated linear ubiquitination by a specific interaction between LUBAC and the deubiquitinases CYLD and OTULIN. (2014)
  • Author(s): Takiuchi, T., Nakagawa, T., Tamiya, H., Fujita, H., Sasaki, Y., Saeki, Y., Takeda, H., Sawasaki, T., Buchberger, A., Kimura, T., and Iwai. K.
  • Journal Title: Genes Cells. Volume: 19 Pages: 254-272
  • DOI: 10.1111/gtc.12128
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanism underlying IKK activation mediated by the linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC). (2014)
  • Author(s): Fujita, H., Rahighi, S., Akita, M., Kato, R., Sasaki, Y., Wakatsuki, S., and Iwai, K.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 34 Pages: 1322-1335
  • DOI: 10.1128/MCB.01538-13
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Essential role of the linear ubiquitin chain assembly complex in lymphoma revealed by rare germline polymorphisms. (2014)
  • Author(s): Yang, Y., Schmitz, R., et al.
  • Journal Title: Cancer Discov. Volume: 4 Pages: 480-493
  • DOI: 10.1158/2159-8290. CD-13-0915
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Defective immune responses in mice lacking LUBAC-mediated linear ubiquitination in B cells. (2013)
  • Author(s): Sasaki, Y., Sano, S., Nakahara, M., Murata, S., Kometani, K., Aiba, Y., Sakamoto, S., Watanabe, Y., Tanaka, K., Kurosaki, K. and Iwai, K.
  • Journal Title: EMBO J. Volume: 32 Pages: 2463-2476
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.184
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recruitment of the autophagic machinery to endosomes during infection is mediated by ubiquitin. (2013)
  • Author(s): Fujita, N., Morita, E., Itoh, T., Tanaka, A., Nakaoka, M., Osada, Y., Umemoto, T., Saitoh, T., Nakatogawa, H., Kobayashi, S., Haraguchi, T., Guan, J.L., Iwai, K., Tokunaga, F., Saito, K., Ishibashi, K., Akira, S., Fukuda, M., Noda, T., and Yoshimori, T.
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume: 203 Pages: 115-128
  • DOI: 10.1083/jcb.201304188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two coordinated mechanisms underlie TNFα-induced immediate and delayed IKK activation. (2013)
  • Author(s): Blackwell, K., Zhang, L., Workman, L.M., Ting, A.T., Iwai, K., Habelhah, H.
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. Volume: 33 Pages: 1901-1915
  • DOI: 10.1128/MCB.01416-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IOP1 protein is an external component of the human cytosolic iron-sulfur cluster assembly (CIA) machinery and functions in the MMS19 protein-dependent CIA pathway. (2013)
  • Author(s): Seki, M., Takeda, Y., Iwai, K., and Tanaka, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Pages: 16680-16689
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.416602.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Differential requirement of LUBAC-mediated linear polyubiquitination in CD40- or BCR-mediated canonical NF-κB activation in B cells (2013)
  • Author(s): Sasaki, Y., Fujita, H., and Iwai, K.
  • Organizer: The EMBO Conference “Ubiquitin and Ubiquitin-like Proteins: From structure to function”
  • Place of Presentation: Riva del Garda, Italy
  • Year and Date: 2013-10-01 – 2013-10-05
• [Presentation] Linear polyubiquitination: a new regulator of NF-κB activation. (2013)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: The 35th Naito Conference “The Ubiquitin-Proteasome System: From Basic Mechanisms to Pathophysiological Roles”
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2013-07-09 – 2013-07-12
  • Invited
• [Presentation] Linear polyubiquitination: a new regulator of NF-κB activation. (2013)
  • Author(s): Iwai, K.
  • Organizer: The 38th FEBS congress symposium “Regulation of biological processes by ubiquitin and ubiquitin-like proteins in health and disease: proteolysis, autophagy and apoptosis”
  • Place of Presentation: St. Petersburg, Russia
  • Year and Date: 2013-07-06 – 2013-07-12
  • Invited
• [Remarks] 京都大学・大学院医学研究科・細胞機能制御学
  • URL: http://www.mcp.med.kyoto-u.ac.jp/