2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis for regulation of RQC by specific ribosome ubiquitination
Publicly Offered Research
| Project Area | New frontier for ubiquitin biology driven by chemo-technologies |
|---|
| Project/Area Number |
19H05281
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
稲田 利文 東北大学, 薬学研究科, 教授 (40242812)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | ユビキチン化 / 翻訳品質管理 / リボソーム / 脱ユビキチン化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
正確な遺伝子発現は生命現象の根幹であり、その破綻や異常は様々な疾患の原因となる。研究代表者は、連続した塩基性配列を持った新生鎖が翻訳伸長反応を停止させる結果、新生鎖のユビキチン化とプロテアソームによる迅速な分解(RQC)を世界に先駆けて報告した。また最近、E3ユビキチンライゲースRQT1が、特異的な翻訳停止状態のリボソームを認識し、リボソームタンパク質uS10をユビキチン化することが、翻訳品質管理の普遍的な分子機構であることを見出した。本公募研究では、ユビキチン化によるRQCの新規制御機構として、ユビキチン化によるRQCの新規制御機構として、以下の３項目を解析し、ユビキチン化の新規機能の解明を目的とする。【１】脱ユビキチン化酵素によるRQC促進機構の解析。【２】新規E3ユビキチンライゲース によるRQC抑制機構の解明。【３】ケモテクノロジーによるRQC制御の試み。本年度は主に【１】脱ユビキチン化酵素によるRQC促進機構の解析、を中心に研究を実施した。具体的には、uS10 のポリユビキチン鎖を基質とする脱ユビキチン化酵素を同定し、１）標的ユビキチン鎖の解析と２）RQCにおける機能を解析した。１）標的ユビキチン鎖の解析：２つの脱ユビキチン化酵素の基質特異性とユビキチン鎖特異性を検証した。脱ユビキチン化酵素１は、RQCに必須なuS10 の６番目と８番目のリジン残基でのK63鎖のポリユビキチン鎖を基質とすることが明らかとなった。２）RQCにおける機能：RQCの標的遺伝子として同定したSDD1や連続したAAAコドンもしくはCGAレアコドン配列での評価系を用いて、脱ユビキチン化酵素のRQC における機能を解析した。その結果、２つの脱ユビキチン化は、独立な経路でRQCを促進することが明らかとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
正確な翻訳伸長反応を保証するシステムとして、細胞は異常な翻訳伸長阻害を認識し排除する品質管理機構を保持している。我々は、uS10のユビキチン化としてK48鎖とK63鎖の両方を同定しているが、それぞれのユビキチン鎖の機能は未だ不明である。本年度は主に項目【１】脱ユビキチン化酵素によるRQC促進機構の解析、を中心に研究を実施した。具体的には、uS10 のポリユビキチン鎖を基質とする脱ユビキチン化酵素を同定し、１）標的ユビキチン鎖の解析と２）RQCにおける機能を解析した。
１）標的ユビキチン鎖の解析：２つの脱ユビキチン化酵素の基質特異性とユビキチン鎖特異性を検証した。脱ユビキチン化酵素１は、RQCに必須なuS10 の６番目と８番目のリジン残基でのK63鎖のポリユビキチン鎖を基質とすることが明らかとなった。さらにスクローム密度勾配遠心法により40S, 80S, polysomeを分画し試験管内脱ユビキチン化反応系を行うことで、脱ユビキチン化酵素１が主に40Sもしくは80S中のuS10に付加されたK63鎖のポリユビキチン鎖を基質とすることが明らかとなった。脱ユビキチン化酵素１は、RQCに必須なuS10 の６番目と８番目のリジン残基でのK63鎖のポリユビキチン鎖を基質とすることが明らかとなった。さらにスクローム密度勾配遠心法により40S, 80S, polysomeを分画し試験管内脱ユビキチン化反応系を行うことで、脱ユビキチン化酵素１が主に40Sもしくは80S中のuS10に付加されたK63鎖のポリユビキチン鎖を基質とすることが明らかとなった。
２）RQCにおける機能：脱ユビキチン化酵素のRQC における機能を解析した結果、２つの脱ユビキチン化は、独立な経路でRQCを促進することが明らかとなった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ユビキチン化によるRQCの新規制御機構として、以下の３項目を解析し、ユビキチン化の新規機能の解明を目的とする。【１】脱ユビキチン化酵素によるRQC促進機構の解析。【２】新規E3ユビキチンライゲース によるRQC抑制機構の解明。【３】ケモテクノロジーによるRQC制御の試み。
【１】脱ユビキチン化酵素によるRQC促進機構の解析：試験管内ユビキチン化反応系とK48鎖特異的な抗体を用いてuS10に形成されたユビキチン鎖の実体と脱ユビキチン化酵素によるユビキチン鎖長の制御機構を解明する。
【２】E3ユビキチンライゲースによるRQC抑制機構：新規E3ユビキチンライゲースによるuS10のK48鎖のユビキチン化が、RQCに必須なK63鎖のユビキチン化を抑制する可能性を検証する。２つのE3ユビキチンライゲースによるuS10のユビキチン化の①鎖特異性、②相互促進もしくは抑制、について試験管内ユビキチン化反応系を用いて検証する。
【３】ケモテクノロジーによるRQC制御の試み：RQCユビキチン修飾やデコーダー分子の特定の機能を瞬時に喪失させることが可能な低分子化合物やステープルペプチドの開発を試みる。具体的には、①リボソームの鎖特異的ユビキチン化と脱ユビキチン化、②RQT2/3/4複合体による停滞したリボソームの解離反応、を阻害する低分子化合物やステープルペプチドを開発しRQC活性操作を試みる。
|
Research Products
(4 results)
