2015 Fiscal Year Annual Research Report
TALEN法による多重遺伝子破壊株を用いたヒト小胞体関連分解因子の網羅的機能解析
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26840065
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
蜷川 暁 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (80647991)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | EDEM / mannose trimming / 糖鎖 / ERAD / 小胞体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小胞体においてタンパク質が高次構造を獲得できない時は、小胞体関連分解によって処分される。小胞体関連分解は、小胞体の構造異常タンパク質を、小胞体膜へリクルートした後、細胞質に逆行輸送し、ユビキチン-プロテアソーム系で分解する。
本研究では、その糖鎖依存分解経路の解析を行った。糖鎖依存分解経路では、タンパク質に修飾されたhigh mannose型糖鎖のmannoseが切除されることで、下流の小胞体関連分解因子が分解基質の糖鎖を認識できるようになり、分解へと導かれる。しかし、候補分子は挙げられていたものの、どの分子が実際にmannoseの切除を行っているか、１０年来、分かっていなかった。そこで最新のゲノム編集技術TALEN(Transcription activator-like effector nuclease)法を用いて、候補遺伝子破壊株を作製した。その結果、EDEM2がmannoseの切除の第一段階を、EDEM3/1が第二段階を行っていることが分かった。
次にmannose切除の分解への寄与を調べた。EDEM1/2/3をすべてKOしたEDEM triple KO細胞では、ネイティブだが、不安定もしくは若干構造形成できていない部位を有すると推測される糖タンパク質の分解は顕著に遅れた。一方、C末端領域に大きな欠失を有する糖タンパク質の分解や、ネイティブな糖タンパク質にアミノ酸を欠失または挿入した変異体では早い時間帯の分解遅延が観察されたものの、最終的には野生型細胞の場合と同様に分解された。その後の解析によって、この分解基質の挙動の違いは、シビアな構造異常部位を有するかどうかに由来することが分かった。
この分解システムは、糖鎖非依存分解経路が効率よく機能していない酵母には存在せず、高等真核生物が獲得したシビアな構造異常糖タンパク質に対する精巧な対応策と考えられる。
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[Journal Article] Forcible destruction of severely misfolded mammalian glycoproteins by the non-glycoprotein ERAD pathway.2015
Author(s)
Ninagawa S, Okada T, Sumitomo Y, Horimoto S, Sugimoto T, Ishikawa T, Takeda S, Yamamoto T, Suzuki T, Kamiya Y, Kato K, Mori K.
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Journal Title
The Journal of Cell Biology
Volume: 211
Pages: 775, 784
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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