Regulation of peroxisome biogenesis by protein phosphorylation and signal transduction

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26440032
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 奥本 寛治 九州大学, 理学研究院, 助教 (20363319)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ペルオキシソーム / タンパク質 / リン酸化 / シグナル伝達経路

Outline of Annual Research Achievements

ペルオキシソーム膜タンパク質であるPex14pは、ペルオキシソームマトリクスタンパク質の輸送局在化において中心的分子として機能する。私達は、動物培養細胞に対するいくつかのストレス刺激によりPex14pがリン酸化修飾を受けることを示唆する結果を得ていた。本研究は、細胞内外の環境変化や刺激に応答したリン酸化修飾による、ペルオキシソームタンパク質輸送およびペルオキシソーム機能の制御機構の解明を目的とし、さらにはPex14pリン酸化修飾の上流シグナル伝達経路の同定を含めたオルガネラ恒常性維持機構の解明を目指すものである。
これまでの当申請課題研究により、ストレス刺激に応答したPex14pの主要なリン酸化残基を同定し、恒常的リン酸化型Pex14pの発現によりペルオキシソームマトリクスタンパク質の輸送が中程度に阻害されることを明らかにしていた。H28年度はリン酸化の有無がどのようにPex14pの機能に関与するのかについてさらなる研究を行い、Pex14pのリン酸化修飾がペルオキシソーム膜上のマトリクスタンパク質輸送装置複合体とPex14pとの結合に影響することを示唆する結果を得た。さらに種々のキナーゼ阻害剤を用いた解析により、Pex14pのリン酸化に関わると考えられるキナーゼ候補を見出し解析を行っている。総括すると、酸化ストレスによるPex14pのリン酸化修飾はペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送を負に制御しており、酸化ストレスに対抗する応答機構の一つとして機能する可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] The VDAC2-BAK axis regulates peroxisomal membrane permeability (2017)
  • Author(s): Hosoi, K., Miyata, N., Mukai, S., Furuki, S., Okumoto, K., Cheng, E. H., and Fujiki, Y.
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume: 216 Pages: 709-721
  • DOI: 10.1083/jcb.201605002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Defining dynamin-based ring organizing center on the peroxisome-dividing machinery isolated from Cyanidioschyzon merolae (2017)
  • Author(s): Imoto, Y., Abe, Y., Okumoto, K., Honsho, M., Kuroiwa, H., Kuroiwa, T., and Fujiki, Y.
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 130 Pages: 853-867
  • DOI: 10.1242/jcs.199182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localization of NDR2 to peroxisomes and its role in ciliogenesis (2017)
  • Author(s): Abe, S., Nagai, T., Masukawa, M., Okumoto, K., Homma, Y., Fujiki, Y., and Mizuno, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 292 Pages: 4089-4098
  • DOI: 10.1074/jbc.M117.775916
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of Peroxisome-Deficient Somatic Animal Cell Mutants (2017)
  • Author(s): Okumoto K. and Fujiki Y.
  • Journal Title: In: Schrader, M. (ed.) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed.: Walker, J.M.), Springer, Humana Press, New York, USA Volume: 1595 Pages: 319-327
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6937-1_29
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peroxisomal membrane and matrix protein import using a semi-intact mammalian cell system (2017)
  • Author(s): Okumoto, K., Honsho, M., Liu, Y., and Fujiki, Y.
  • Journal Title: In: Schrader, M. (ed.) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed.: Walker, J.M.), Springer, Humana Press, New York, USA Volume: 1595 Pages: 213-219
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6937-1_20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blue-Native PAGE: Applications to study on peroxisome biogenesis (2017)
  • Author(s): Okumoto , K., Tamura, S., and Fujiki, Y.
  • Journal Title: In: Schrader, M. (ed.) Peroxisomes: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology (Series Ed.: Walker, J.M.), Springer, Humana Press, New York, USA Volume: 1595 Pages: 197-205
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6937-1_18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ペルオキシソーム形成異常と疾患 (2016)
  • Author(s): 藤木幸夫, 奥本寛治, 本庄雅則
  • Journal Title: 別冊・医学のあゆみ ストレスシグナルと疾患―細胞恒常性維持機構の破綻と病態 Volume: - Pages: 75-79
• [Presentation] Biogenesis of peroxisome: assembly of nascent membrane proteins (2016)
  • Author(s): Liu, Y., Yagita, Y., Okumoto, K., Shinohara, K., Nagata, A., and Fujiki, Y.
  • Organizer: 2016 ASCB Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Fransisco, USA
  • Year and Date: 2016-12-03 – 2016-12-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peroxisome biogenesis: Import of nascent membrane and matrix proteins (2016)
  • Author(s): Liu, Y., Tamura, S., Okumoto, K., Yagita, Y., Kawamura, Y., Nagata, A., and Fujiki, Y.
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] ペルオキシソーム局在型Miro1バリアントによるペルオキシソームの細胞内移動制御 (2016)
  • Author(s): 奥本寛治, 小野立晃, 下村紋子, 外山隆介, 藤木幸夫
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 超分子ナノマシンPeroxisome-dividing ringの形成起点同定とGTP濃度依存的伸長機構の解明 (2016)
  • Author(s): 井元祐太, 阿部雄一, 奥本寛治, 本庄雅則, 黒岩晴子, 黒岩常祥, 藤木幸夫
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] ペルオキシソーム分裂装置の構造と機能解析 (2016)
  • Author(s): 井元祐太, 阿部雄一, 奥本寛治, 本庄雅則, 黒岩晴子, 黒岩常祥, 藤木幸夫
  • Organizer: 第80回大会日本植物学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-19
• [Presentation] Ultrastructure and molecular mechanism of Ring-shaped Supramolecular Nanomachinery for Peroxisome Division Revealed by Single Organelle EM Analysis (2016)
  • Author(s): Imoto, Y., Abe, Y., Yoshida, M., Honsho, M., Okumoto, K., Ohnuma, M., Kuroiwa, H., Kuroiwa, T., and Fujiki, Y.
  • Organizer: 1st Cyanidioschyzon merolae Symposium
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
  • Year and Date: 2016-07-04 – 2016-07-04
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 代謝生理学研究室
  • URL: http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~taisha/ikelab/