2013 Fiscal Year Annual Research Report
システイン残基ユビキチン化修飾の分子基盤とペルオキシソームタンパク質輸送制御
Publicly Offered Research
| Project Area | New aspect of the ubiquitin system : its enormous roles in protein regulation |
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| Project/Area Number |
25112518
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤木 幸夫 九州大学, その他部局等, 特任教授 (70261237)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ペルオキシソーム / ユビキチン化 / タンパク質輸送 / ペルオキシン |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、新たな「ユビキチンコード」の一つといえる、Pex5pのN末領域に保存されたシステイン残基に対するチオエステル結合を介したモノユビキチン化修飾（Cys-Ub化と略）によるペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送の制御機構を解明することである。本年度は、以下のA) およびB) の項目に関する研究成果の概略を記す。
A）Pex5pのCys-Ub化修飾の分子基盤：ペルオキシソーム欠損性CHO変異細胞のペルオキシソーム画分の解析から、3種RINGペルオキシンのうち、Pex10p (Miyataら, Traffic 2012)に加え、 Pex2pとPex12pもPex5pのCys-Ub化に必要であることを見出した。一方、リコンビナントRINGペルオキシンを用いたin vitroユビキチン化アッセイ系においては、Pex10p/Pex12p複合体がPex5pのLys残基をモノUb化する活性を検出したが、Pex5pのCys-Ub化はまだ再構成できていない。
B）Cys-Ub化修飾によるペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送の制御機構：In vivoにおけるPex5pのユビキチン化修飾を解析する過程で、1) マトリクスタンパク質輸送に必須なペルオキシソーム膜上におけるPex5pのCys11のモノUb化に加え、2) 内在性Pex5pのLys残基のモノUb化、および3) 一過性に発現させたPex5pがペルオキシソーム非依存的に細胞質においてLys520のモノUb化修飾を受けることを見出した。さらに、Pex5pに対する異なる3種の様式のUb化修飾が、ペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送を制御することを明らかにした。これらの成果を国際誌 Jounal of Biological Chemistryに公表した(Okumoto K., Noda H.,and Fujiki Y. J. Biol.Chem.in press, 2014 doi: 10.1074/jbc.M113.527937)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Pex5pのCys-Ub化の分子機盤の解明のうち、E3についてはRINGペルオキシン3種である確証を得た。E3の使い分けやE2については、引き続きin vitroユビキチン化アッセイ系の確立を目指しつつ解析を行う。一方で、in vivoにおけるPex5pのユビキチン化修飾の解析の過程で、Cys-Ub化以外の2種のLys残基モノUb化を見出し、それぞれのペルオキシソームマトリクスタンパク質輸送における機能を明らかにすることができ、大きな進展が得られた。また、Pex5pのCys-Ub化に影響を及ぼす要因として、いくつかの細胞内環境変化を見出しつつあり、新たな展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
リコンビナントタンパク質を用いたPex5p Cys-Ub化のin vitro再構成系の確立を引き続き目指しつつ、Pex5pのCys-Ub化に必要なE2の同定を進める。平成26年度研究計画に基づいて、Cys-Ub化Pex5pに結合する因子の検索などを行う。また、RNAi法によるノックダウンやIn vitro Pex5p輸送実験系、In vitro Ub化反応系、およびペルオキシソーム欠損性CHO細胞を用いたin vivoの実験を駆使して、Pex5pのCys-Ub化修飾によるPex5pのシャトリングおよびマトリクスタンパク質輸送の制御機構を解析する。
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[Journal Article] Molecular basis for peroxisome biogenesis disorders2014
Author(s)
*Fujiki, Y., Okumoto, K., Mukai, S., and Tamura, S.
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Journal Title
In: Brocard, C. and Hartig, A. (eds) Molecular machines involved in peroxisome biogenesis and maintenance, Berlin, Springer-Verlag
Volume: N/A
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Molecular complex coordinating peroxisome morphogenesis in mammalian cells2014
Author(s)
*Fujiki, Y., Itoyama, A., Abe, Y., and Honsho, M.
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Journal Title
In: Brocard, C. and Hartig, A. (eds) Molecular machines involved in peroxisome biogenesis and maintenance, Berlin, Springer-Verlag
Volume: N/A
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mff functions with Pex11pbeta and DLP1 in peroxisomal fission2013
Author(s)
Itoyama, A., Michiyuki, S., Honsho, M., Yamamoto, T., Moser, A., Yoshida, Y., and *Fujiki, Y.
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Journal Title
Biology Open
Volume: 2
Pages: 998-1006
DOI
Peer Reviewed
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